Paris, 15 février 2010

Autisme : l'administration d'ocytocine améliore le comportement social des patients

L'autisme est une maladie caractérisée par des difficultés à communiquer efficacement avec l'entourage et à développer des liens sociaux. L'équipe du Centre de neuroscience cognitive (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1)), dirigée par Angela Sirigu, montre que l'administration intranasale d'ocytocine, une hormone connue pour son rôle dans l'attachement maternel et le lien social, améliore significativement les capacités des patients autistes à interagir avec les autres personnes. Pour ce faire, les chercheurs ont administré de l'ocytocine à 13 patients autistes puis ils ont observé le comportement social des patients pendant des jeux de balle et des tests visuels de reconnaissance de visages exprimant différents sentiments. Leurs résultats, publiés dans PNAS le 15 février 2010, montrent ainsi le potentiel thérapeutique de l'ocytocine pour traiter les troubles sociaux dont souffrent les patients autistes.
L'ocytocine est une hormone qui favorise l'accouchement et la lactation. Elle joue un rôle crucial dans le renforcement des comportements sociaux et émotionnels. De précédentes études qui ont mesurées le taux de cette hormone dans le sang des patients ont montré qu'elle était déficitaire chez les patients atteints d'autisme. 
L'équipe d'Angela Sirigu du Centre de neuroscience cognitive à Lyon a donc fait l'hypothèse qu'une déficience de cette hormone pourrait être impliquée dans les problèmes sociaux des autistes. L'équipe, en collaboration avec le Dr Marion Leboyer de l'Hôpital Chenevier, à Créteil, a examiné si l'administration de l'ocytocine pouvait améliorer le comportement social de 13 patients souffrant d'autisme de haut niveau (HFA) ou du syndrome d'Asperger (SA). Dans ces deux formes d'autisme, les malades ont des aptitudes intellectuelles et linguistiques normales mais n'arrivent pas à s'engager spontanément dans des situations sociales. Ainsi au cours d'une conversation, les sujets dévient la tête et les yeux pour ne pas croiser le regard de l'autre. 

Les chercheurs ont tout d'abord observé le comportement social des patients pendant qu'ils interagissaient avec trois personnes dans un jeu de balle. Trois profils étaient représentés : un joueur renvoyant toujours la balle au patient, un joueur ne renvoyant pas la balle au patient et enfin un joueur qui renvoyait indifféremment la balle au patient ou aux autres joueurs. A chaque fois que le patient recevait la balle, il gagnait une somme d'argent. Le jeu était recommencé 10 fois pour permettre au patient d'identifier les différents profils de ses partenaires et agir en conséquence. Sous placebo, les patients renvoyaient la balle indistinctement aux 3 partenaires. Au contraire, les patients traités par l'ocytocine discriminaient les différents profils et renvoyaient la balle au partenaire le plus coopérant. 

Les chercheurs ont également mesuré le degré d'attention aux signaux sociaux des patients en leur faisant observer des séries de photos représentant des visages. Sous placebo, les patients regardent la bouche ou en dehors de la photo. Mais après avoir inhalé de l'ocytocine, les patients montrent un degré d'attention plus élevé aux stimuli faciaux : ils regardent les visages et on observe même une augmentation des regards portés précisément sur les yeux des visages photographiés. 

Pendant ces tests, les chercheurs ont également contrôlé les effets comportementaux par des mesures physiologiques du taux d'ocytocine plasmatique avant et après la pulvérisation nasale.. Avant la pulvérisation nasale, le taux d'ocytocine était très bas. Après la prise d'ocytocine, le taux dans le plasma augmente. 

Les résultats de ces tests montrent donc que l'administration d'ocytocine permet aux patients autistes de s'adapter au contexte social en identifiant des comportements différents parmi les membres de l'entourage et d'agir en conséquence en montrant plus de confiance envers les individus les plus coopérants. L'ocytocine diminue également la peur des autres et favorise le rapprochement social. 

Cette étude est une des premières à démontrer un effet thérapeutique potentiel de l'ocytocine sur les déficiences sociales dans l'autisme. Certes, des variations interindividuelles sont retrouvées dans la réponse au traitement et les chercheurs reconnaissent l'importance et la nécessité de poursuivre ces travaux. Ils vont notamment étudier les effets à long terme de l'ocytocine sur l'amélioration des troubles de la vie quotidienne des patients autistes et son efficacité à un stade précoce de la maladie.

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L'ocytocine, un neurotransmetteur qui soulage les douleurs
 
L'ocytocine est un peptide qui joue tantôt le rôle d'une hormone, tantôt le rôle d'un neurotransmetteur. Les mécanismes sous-jacents à l'action analgésique prolongée de l'ocytocine libérée dans le système nerveux central lors de douleurs inflammatoires viennent d'être mis au jour par l'équipe de Pierrick Poisbeau à l'Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (INCI) du CNRS. Le travail de cette équipe est détaillé dans un article publié dans The Journal of Neuroscience.
 
L'ocytocine est un peptide synthétisé par l'hypothalamus. Sa libération en tant qu'hormone dans le sang contrôle de nombreuses fonctions dont les plus connues sont la contraction de l'utérus au moment de l'accouchement et l'éjection du lait maternel après la naissance. De nombreuses études ont également montré son implication, cette fois-ci comme neurotransmetteur du système nerveux central, dans les interactions sociales.
Les chercheurs de l'INCI ont récemment caractérisé le mode d'action analgésique de l'ocytocine lorsqu'elle est administrée dans le sang (1) ou dans la moelle épinière (2,3). Leurs différents travaux ont confirmé le potentiel thérapeutique de la molécule dans les douleurs inflammatoires et neuropathiques. Dans leur article publié dans The Journal of Neuroscience, ils viennent de décrypter les mécanismes cellulaires responsables de l'action analgésique à long-terme de l'ocytocine lorsqu'elle est libérée dans la moelle épinière de rats présentant des douleurs inflammatoires.
Les chercheurs ont montré que dans les états douloureux inflammatoires, les récepteurs de l'ocytocine sont particulièrement activés, ce qui conduit à une diminution de l'excitabilité des neurones médullaires codant pour les informations douloureuses périphériques et à une limitation des symptômes douloureux. Ils ont alors mis en évidence que l'effet analgésique produit par l'activation soutenue des récepteurs de l'ocytocine est assuré par la synthèse endogène d'allopregnanolone, un stéroïde analgésique reconnu pour ses effets potentialisateurs de l'inhibition médiée par les récepteurs GABA de type A.
Ce mécanisme d'action original renforce l'idée selon laquelle l'inhibition médullaire et sa modulation jouent un rôle majeur dans l'expression symptomatique des douleurs. L'utilisation de cette signalisation dans le traitement des douleurs pathologiques est une piste de recherche particulièrement prometteuse. A noter également que ces mécanismes pourraient aussi intervenir dans les réponses émotionnelles contrôlées par l'ocytocine dans les étages supramédullaires.

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Paris, 20 novembre 2007

Des plantes carnivores utilisent une "salive" élastique pour capturer leurs proies

 Les plantes à urnes Nepenthes, dont les feuilles forment des entonnoirs, sont des plantes carnivores largement répandues dans les forêts tropicales d'Asie. Jusqu'à présent, on pensait qu'elles capturaient leurs proies grâce à un simple piège passif. Deux chercheurs du CNRS ont montré que c'est la salive gluante de ces plantes qui cause la perte finale de leurs victimes. Ce fluide contenu à l'intérieur des urnes possède les caractéristiques viscoélastiques idéales pour empêcher la fuite des proies, même lorsque il est dilué par de fortes pluies. Ce résultat est publié dans la revue PLoS ONE du 21 novembre 2007.
Les plantes carnivores se sont adaptées aux sols pauvres dans lesquels elles poussent en piégeant et digérant des insectes et autres petits arthropodes. Parmi elles, les plantes à urnes du genre Nepenthes vivent dans les forêts tropicales d'Asie. Jusqu'à présent, le mécanisme de leur piège restait mal compris : on pensait que les insectes glissaient sur la paroi interne des urnes puis étaient digérés grâce au liquide qu'elles contiennent. Laurence Gaume, du laboratoire Botanique et bioinformatique de l'architecture des plantes (CNRS/Université Monpellier2), et Yoël Forterre, de l'Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (CNRS/Université Aix-Marseille), ont associé leur compétences en biologie des interactions plantes - insectes et en physique des fluides complexes pour montrer que le fluide digestif de Nepenthes rafflesiana joue en réalité un rôle crucial dans la capture des proies.
 
Les chercheurs ont filmé à la caméra rapide des mouches et des fourmis tentant de se débattre dans le liquide sécrété par la plante. Ils ont constaté que les mouches étaient rapidement recouvertes par le liquide et incapables de se déplacer, même lorsque le fluide était dilué à plus de 90 pour cent par de l'eau. Grâce à des mesures physiques sur le fluide, ils ont montré que ce phénomène provenait de la nature viscoélastique du fluide qui produit des filaments de fortes rétentions et ne laisse aucune chance aux insectes tombés dans l'urne. La forte viscoélasticité du fluide, même lorsqu'il est très dilué par les pluies, constitue un avantage important en zone tropicale.
 
Pour les insectes, ce fluide se comporte un peu comme du sable mouvant : plus ils se débattent, plus ils sont piégés. Sa consistance se rapproche du mucus ou de la salive qui, chez certains reptiles et amphibiens, remplit la même fonction de capture. La composition précise de ce fluide, unique dans le règne végétal, reste à déterminer : elle pourrait être à l'origine du développement de pesticides biocompatibles.

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Paris, 22 mars 2013

Comment l'évolution repeint les êtres vivants

Du pelage rayé du zèbre aux ailes colorées des papillons en passant par les bandes rouges du poisson-clown, les animaux sont décorés de motifs pigmentaires très diversifiés, essentiels à leur survie et leur reproduction. Mais comment ces motifs colorés apparaissent-ils et se modifient-ils au cours de l'évolution ? Une équipe de chercheurs de l'Institut de biologie du développement de Marseille-Luminy (CNRS / Aix-Marseille Université) vient de proposer un modèle génétique expliquant l'émergence évolutive de nouveaux motifs pigmentaires et leur diversification entre espèces. Pour cela, les scientifiques se sont intéressés à une tache noire présente sur les ailes des mouches drosophiles. Ils ont retracé l'histoire des changements génétiques qui ont donné naissance à ce caractère et conduit à sa diversification en formes différentes chez plusieurs espèces. Leurs travaux sont publiés le 22 mars 2013 dans la revue Science. Ce modèle génétique pourrait également expliquer l'évolution d'autres caractères animaux, au-delà des motifs colorés qui les habillent.
La morphologie des animaux, de leur forme générale à leur ornementation, est déterminée par des gènes qui s'activent au cours du développement embryonnaire. Ces gènes agissent comme différents corps de métier sur un chantier : certains  sont des « architectes » qui établissent la trame du corps ou d'un organe ; d'autres sont des « artisans » (peintres, charpentiers…) qui reçoivent leurs instructions des gènes « architectes ». Comprendre comment les relations entre ces gènes s'établissent pendant le développement embryonnaire et se modifient au cours de l'évolution sont des questions centrales pour élucider comment la morphologie des animaux apparait et évolue.

De l'apparition d'une tache…
Dans ce contexte, les chercheurs se sont intéressés à une tache de pigments noirs présente sur les ailes des mâles de plusieurs espèces de drosophiles. L'équipe s'est d'abord penchée sur l'apparition de cette tache, il y a environ 15 millions d'années, chez un ancêtre des espèces tachetées actuelles. Elle a mis en évidence que des mutations apparues dans la séquence de gènes « peintres » les ont rendu sensibles à un gène « architecte » actif au bout de l'aile, dans la région de la tache. Ces gènes « peintres » produisaient déjà du pigment noir sur d'autres parties du corps ; à présent qu'ils répondent à un gène « architecte » de l'aile, ils en produisent également au bout de l'aile. Ainsi, l'apparition d'une nouveauté évolutive, la tache sur l'aile, résulte non pas de l'évolution de nouveaux gènes mais plutôt de l'émergence de nouvelles interactions entre des gènes préexistants. Ces résultats illustrent au niveau génétique comment l'évolution procède par un bricolage opportuniste pour faire du neuf avec du vieux.

…à sa diversification entre espèces de drosophiles
Une fois la tache apparue, sa forme s'est modifiée au gré de la formation de nouvelles espèces de drosophiles. Ainsi, la coloration de leurs ailes s'est plus ou moins intensifiée, étalée, ou même éclatée en plusieurs petites taches. Ces variations sur un thème initial constituent une deuxième phase évolutive distincte de l'apparition du caractère « tache au bout de l'aile ». Les chercheurs ont montré que les variations de forme des motifs ne sont pas le fruit de mutations au niveau des gènes « peintres », mais qu'elles résultent au contraire de changements dans la distribution spatiale de l'expression du gène « architecte ». En effet, en réponse à des variations de celle-ci, tous les gènes « peintres » qu'il gouverne ont vu leur propre distribution modifiée dans l'aile.

De telles transitions évolutives en deux temps (apparition-diversification) sont communes dans le vivant, et les mécanismes génétiques identifiés dans le cas de la tache des ailes de drosophile sont extrapolables dans leur principe à l'évolution d'autres caractères.

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