Paris, 1er février 2013

Cyrcé, un nouveau cyclotron pour la recherche médicale
Cyrcé (le Cyclotron pour la recherche et l'enseignement), nouvel accélérateur de particules de l'Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC, CNRS/Université de Strasbourg) installé depuis quelques mois sur le campus de Strasbourg-Cronenbourg, est aujourd'hui opérationnel. Il vient de réaliser une première production de Fluor 18, radio-isotope couramment utilisé comme traceur en médecine nucléaire. Cette étape valide le fonctionnement de cette installation unique en Europe, disponible pour la recherche académique. Cyrcé s'inscrit dans une démarche nationale visant à déterminer de nouveaux radioéléments pour progresser dans le diagnostic, le suivi de médicaments et la découverte de nouveaux protocoles thérapeutiques, notamment en cancérologie et en neurologie.
La majorité des cyclotrons de la catégorie de Cyrcé sont dédiés à la production commerciale de molécules pharmaceutiques pour les hôpitaux, notamment le Fluor 18, un élément radioactif essentiel à la production du fluorodésoxyglucose (FDG), couramment utilisé comme traceur pour l'imagerie fonctionnelle en cancérologie.

Le projet Cyrcé est porté par le monde académique. Il est donc totalement indépendant des circuits commerciaux et pourra produire des molécules en dehors de toute considération marchande. Ses caractéristiques uniques en termes d'énergie (ajustable de 19 à 24MeV) permettront de produire une large gamme de radioéléments (dont les durées de vie vont de quelques minutes à quelques jours) exploitables par la communauté scientifique régionale, nationale et internationale. Cyrcé sera ainsi mis au service des recherches sur des molécules radiomarquées  à usage préclinique (chez le petit animal) et clinique (chez l'homme), dans le domaine du diagnostic en cancérologie et en neurologie humaines, ainsi que pour la mise au point de nouveaux protocoles thérapeutiques. Ce cyclotron constituera également une plateforme unique d'enseignement en radiochimie et instrumentation nucléaire.

Deux années ont été nécessaires pour concevoir et réaliser le cyclotron et son infrastructure. Depuis son arrivée en juillet 2012 sur le campus de Strasbourg-Cronenbourg, Cyrcé a passé avec succès toutes les étapes d'installation et de mise en service. La dernière étape de « tir » de qualification, c'est-à-dire la première production de Fluor-18, fait suite à l'autorisation d'exploitation délivrée fin novembre par l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN). Elle valide l'ensemble du système de contrôle de la machine (qui gère en permanence un millier de paramètres) et confirme l'efficacité des enceintes de confinement, de près de mille tonnes de béton et cent tonnes de plomb, destinées à faire écran aux radiations produites en cours de fonctionnement. Le cyclotron est un outil d'une grande souplesse d'utilisation et a l'avantage de ne produire aucun déchet radioactif à vie longue.

Dans le cadre des Investissements d'avenir lancés en 2009, le cyclotron Cyrcé complète les plateaux techniques strasbourgeois autour de l'imagerie du petit animal au sein de l'Equipex Transimagin (1) et vient renforcer la recherche nationale en médecine nucléaire au sein du Labex IRON (2), dont l'un des objectifs majeurs est l'innovation pour le traitement du cancer.

D'un coût total de 4,85 M€, cet équipement a été financé par le Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche, le CNRS, la Région Alsace, le Conseil général du Bas Rhin, la Communauté urbaine de Strasbourg, le Fonds européen de développement régional (FEDER) et l'Université de Strasbourg.

DOCUMENT              CNRS              LIEN

Paris, 16 juin 2004

La dopamine, facteur de plasticité du cerveau

La maladie de Parkinson est liée à un déficit en dopamine, un neurotransmetteur [1] qui agit sur le contrôle des mouvements. A partir de modèles animaux, de cultures de cellules souches et d'observations chez l'homme postmortem, l'équipe d'Etienne Hirsch [2] a mis en évidence un rôle insoupçonné et pourtant essentiel de la dopamine dans la génération de nouveaux neurones. Les chercheurs démontrent que la dopamine agit sur des cellules souches situées dans l'hippocampe et dans la zone sous-ventriculaire du cerveau, pour les faire proliférer et générer de nouveaux neurones. Le déficit en dopamine de la maladie de Parkinson diminuerait le renouvellement des neurones. Ces travaux, publiés dans la revue Nature Neuroscience du mois de juillet [3], montrent également que l'utilisation d'outils pharmacologiques comme les agonistes de la dopamine [4] peuvent agir sur la plasticité du cerveau.
La maladie de Parkinson touche environ 4 millions de personnes dans le monde. Elle apparaît généralement vers la cinquantaine et touche 2 % des personnes âgées de plus de 70 ans. Avec l'augmentation de l'espérance de vie, l'étude et la thérapie de cette maladie neuro-dégénérative représentent un enjeu de santé publique majeur.
La cause de la maladie de Parkinson n'est pas connue, mais les symptômes proviennent d'une dégénérescence de certaines zones du cerveau qui contrôlent, entre autres, la motricité. Elle est associée à une diminution d'un neurotransmetteur majeur du cerveau : la dopamine.

Il n'existe aujourd'hui aucun traitement curatif de la maladie de Parkinson. Le traitement dopaminergique (ou avec des agonistes) ou la chirurgie n'ont pour but que d'en corriger les symptômes, en particulier moteurs.

Sachant que la dopamine intervient dans la genèse des neurones, les chercheurs ont voulu préciser son rôle chez l'adulte sain et chez les sujets atteints de la maladie de Parkinson. Dans le cerveau adulte, il existe deux régions, sièges de cellules souches, qui peuvent produire de nouveaux neurones : l'hippocampe (impliqué dans le processus de la mémoire) et la zone sous-ventriculaire. Ces cellules souches se différencient et prolifèrent, puis migrent vers le bulbe olfactif. Les auteurs montrent que le processus de prolifération de ces cellules est sous contrôle de la dopamine. Les cellules souches expriment à leur surface des récepteurs à ce neurotransmetteur et sont en contact avec des fibres nerveuses qui produisent de la dopamine. La suppression de ces fibres nerveuses induit un arrêt de la prolifération des cellules souches ; la prolifération reprend quand ces cellules sont traitées par un précurseur de la dopamine.
Pour mieux comprendre ce mécanisme de prolifération, les chercheurs ont utilisé des cultures de cellules souches exprimant les récepteurs à la dopamine (D1 et D2). Ils ont évalué la prolifération des cellules en présence de L-dopa et d'un agoniste et ont démontré que l'effet observé sur la prolifération des cellules souches passe par le récepteur D2.  
 
Le déficit en dopamine a donc pour conséquence la baisse de la prolifération des cellules et la diminution du nombre de neurones néo-formés dans l'hippocampe et le bulbe olfactif.

Chez les animaux modèles de la maladie de Parkinson, l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire comportent moins de cellules néo-formées, un résultat également observé post-mortem chez les patients atteints de la maladie.
Le traitement dopaminergique était connu jusqu'à ce jour pour agir sur les symptômes de la maladie de Parkinson. Les travaux des chercheurs décryptent donc le mode d'action de ce traitement sur la prolifération des cellules à travers le récepteur D2. Mais ils démontrent que le rôle de la dopamine n'est pas que fonctionnel, puisqu'elle agit aussi sur le renouvellement des neurones donc la plasticité du cerveau.

Dans la maladie de Parkinson, le déficit en dopamine a pour conséquence la baisse de la prolifération des cellules et la diminution du nombre de neurones néo-formés dans l'hippocampe et le bulbe olfactif. Cette diminution permet d'expliquer en partie certains signes très précoces de la maladie, tels que la diminution de la perception des odeurs (hyposmie) et certains troubles de la mémoire. En effet, chez les malades, le taux de dopamine chute quelques années avant que les premiers symptômes n'apparaissent. Lorsque les signes cliniques de la maladie se manifestent, la concentration de dopamine a déjà été réduite de 80%. Pour les chercheurs, un traitement plus précoce, à base de L-dopa ou d'agonistes dopaminergiques permettrait de ralentir l'évolution de la maladie.

 « Nous allons maintenant chercher à déterminer si ce phénomène est transposable à d'autres maladies neuro-dégénératives associées à des neurotransmetteurs spécifiques » commente Etienne Hirsch.

DOCUMENT          CNRS              LIEN

Paris, 28 octobre 2010

Nouveau système de propulsion pour micro-objets
Un nouveau mode de propulsion pour micro et nano-objets métalliques a été mis au point par des chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires (CNRS/ENSCBP/Universités Bordeaux 1 et 4). Ce procédé s'appuie sur le concept original de l'électrochimie bipolaire : sous l'effet d'un champ électrique, une des extrémités d'un objet métallique croît tandis que l'autre extrémité se dissout. Grâce à cette auto-régénération permanente, des objets se déplacent à des vitesses de l'ordre d'une centaine de micromètres par seconde. Publiés dans le Journal of the American Chemical Society, ces travaux permettent d'envisager des applications dans les domaines allant de la nano-médecine à la micromécanique.
Plusieurs approches sont actuellement explorées pour appliquer à des nano ou des micro-objets des mouvements directionnels contrôlés. Les scientifiques étudient notamment l'utilisation de molécules dites « carburants » qui, suite à leur décomposition, peuvent propulser un objet dissymétrique. Autres pistes de travail : reproduire les systèmes naturels en imitant le déplacement de bactéries ou la rotation de systèmes biologiques bien connus comme l'ATP synthase.

Pour la première fois, deux chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires de Bordeaux (CNRS/ENSCBP/Universités Bordeaux 1 et 4) montrent qu'il est possible de générer un tel mouvement via une approche originale appelée « électrochimie bipolaire ». Ces chimistes soumettent à un champ électrique des objets métalliques qui présentent alors une différence de charge aux extrémités : l'une un excès et l'autre un déficit. Cette polarisation est suffisamment importante pour que des réactions chimiques opposées d'oxydoréduction se produisent à chaque extrémité. Ainsi, d'un côté l'objet va s'oxyder et se détruire. De l'autre côté, en procédant à la réduction d'un sel métallique présent dans la solution, un dépôt de métal va se former, conduisant à la croissance de l'objet. In fine, ce procédé conduit à un auto-renouvellement de l'objet tout en induisant son déplacement. Le mouvement généré de cette façon est dirigé vers l'une des deux électrodes et la vitesse peut être contrôlée par la différence de potentiel appliquée entre les deux électrodes.

L'avantage de cette méthode est qu'aucun combustible classique n'est nécessaire pour provoquer ce mouvement. De plus, on peut envisager d'adapter ce micromoteur pour pousser d'autres objets dans une direction prédéfinie et de les faire complètement disparaître une fois qu'ils ont effectué leur tâche. Ce procédé original ouvre des perspectives dans des domaines d'application variés allant de la micromécanique à la nano-médecine.

DOCUMENT               CNRS                LIEN

Paris, 22 mars 2011

Lumière sur l'interaction entre les rayons UVA et l'ADN
Les rayons ultra-violets A (UVA) sont connus aujourd'hui pour provoquer des cancers de la peau. Les premières informations sur la façon dont les UVA agissent directement sur l'ADN sont révélées par une équipe CNRS du Laboratoire Francis Perrin (CNRS/CEA-Iramis, à Saclay), en collaboration avec un laboratoire du CEA-Inac, à Grenoble. L'interaction entre UVA et ADN résulte d'un comportement collectif des bases de la double hélice d'ADN qui conduit à des lésions chimiques pouvant induire des mutations cancérigènes. Ces travaux sont publiés en ligne le 18 mars 2011 dans le Journal of the American Chemical Society.
Les rayons ultra-violets A (UVA)(1) représentent plus de 95% du rayonnement UV solaire qui atteint la surface de la Terre. Ces UVA sont aujourd'hui connus pour engendrer des cancers de la peau dûs à des mutations cancérigènes provoquées par des altérations chimiques des bases de l'ADN (adénine, thymine, guanine, cytosine). La modification chimique la plus importante correspond à la dimérisation des thymines : deux thymines proches l'une de l'autre sur l'ADN s'associent pour former une nouvelle entité, appelée « dimère de cyclobutane ».

Une équipe CNRS du Laboratoire Francis Perrin (CNRS/CEA), en collaboration avec des chercheurs du laboratoire Lésions des Acides Nucléiques du CEA, s'est intéressée aux toutes premières étapes de la formation de telles lésions chimiques. Ils publient la toute première étude décrivant des effets physicochimiques, en amont des effets biologiques, du rayonnement UVA sur de l'ADN modèle. Les physico-chimistes ont examiné le comportement d'une double hélice d'ADN synthétique (formée uniquement de paires adénine-thymine) vis-à-vis des photons UVA. Ils ont ensuite comparé son comportement avec celui des deux simples brins complémentaires (constitués uniquement de thymines ou uniquement d'adénines).

Résultat : la capacité de l'ADN à absorber des photons UVA résulte d'un comportement collectif de ses bases. Etudiées individuellement, les bases de l'ADN (dont la thymine), sont « transparentes » aux UVA. Mais dans cette étude, les scientifiques ont montré que l'absorption des rayons UVA augmente sensiblement suite à l'appariement des deux simples brins pour former une double hélice. De plus, la probabilité qu'un photon UVA absorbé conduise à la formation des cyclobutanes est au moins dix fois plus élevée dans le cas d'un double brin que pour un simple brin. Ces différences s'expliqueraient par des changements de la structure électronique des bases induits par les photons UVA. Suite à l'absorption d'un photon, la nouvelle configuration électronique adoptée par l'ADN, appelée état excité, persiste plus longtemps pour un double brin que pour les simples brins complémentaires. Les thymines ont alors plus de temps à leur disposition pour subir des altérations définitives.

Reste désormais à étendre ces études expérimentales à des séquences d'ADN plus complexes, semblables à l'ADN naturel. Les enjeux en termes de santé publique sont majeurs d'autant que la quantité d'UVA qui nous parvient est très importante comparée aux rayons UVB (représentant moins de 5% des rayons ultraviolets atteignant la surface de la Terre) et que ces mêmes UVA sont encore largement utilisés dans les centres de bronzage.

DOCUMENT              CNRS                    LIEN