17 septembre 2013

Mucoviscidose : découverte de deux molécules à fort potentiel thérapeutique

La mucoviscidose est une maladie génétique létale qui touche en France 1 enfant pour 4500 naissances. Une équipe internationale menée par des chercheurs de l'Institut fédératif de recherche Necker-Enfants malades (CNRS/Inserm/Université Paris Descartes)1, sous la direction d'Aleksander Edelman, vient de découvrir deux nouvelles molécules qui pourraient traiter les patients porteurs de la mutation la plus fréquente. À l'aide d'un criblage virtuel et d'expérimentations sur des souris et des cellules humaines en culture, les chercheurs ont pu sélectionner, parmi 200 000 molécules, deux composés permettant à la protéine mutée responsable de la maladie de se déployer et de remplir sa fonction. Ces résultats ont été récemment publiés en ligne dans la revue EMBO Molecular Medicine.
La mucoviscidose est une maladie génétique qui touche les épithéliums2  de nombreux organes, en particulier ceux des poumons, du pancréas et de l'intestin. Dans les poumons, elle se manifeste par une hydratation insuffisante de l'épithélium qui débouche sur une surabondance de mucus dans les bronches. Ce mucus retient les agents pathogènes et favorise des infections et des inflammations chroniques qui finissent par être mortelles pour les personnes atteintes.

La maladie est causée par des mutations dans le gène codant pour une protéine appelée CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Cette protéine, essentielle pour le passage de l'eau à travers les épithéliums, est un canal ionique qui permet le passage d'ions chlorure à travers la membrane des cellules. Actuellement, environ 2000 mutations du gène conduisant à la maladie sont connues. Néanmoins, 70% des cas de mucoviscidose sont dus à une seule mutation appelée ΔF508. C'est cette mutation que ciblent les molécules qui viennent d'être découvertes.

Les chercheurs ont réalisé un criblage informatique sur 200 000 molécules, recherchant celles qui pourraient interagir avec une zone spécifique de la protéine anormale. Ils ont ainsi trouvé une douzaine de molécules potentiellement actives. Avec ces 12 molécules, ils ont réalisé des tests in-vitro sur des cultures de cellules humaines, et in-vivo sur des souris présentant cette mutation. Ils ont ainsi observé que deux de ces molécules permettent à la protéine mutée ΔF508-CFTR d'être acheminée à la membrane et de remplir son rôle.

Point fort de ce travail, les chercheurs ont décrit le mécanisme d'action de ces deux molécules. En soi, la protéine ΔF508-CFTR, malgré sa mutation, pourrait remplir de façon satisfaisante sa fonction. Le problème est qu'une fois synthétisée, elle est reconnue comme anormale par une autre protéine, la kératine 8, qui favorise sa dégradation. Ainsi, ΔF508-CFTR n'atteint pas la membrane cellulaire. Les molécules découvertes par les chercheurs font obstacle à l'interaction entre la kératine 8 et ΔF508-CFTR. Ainsi, la protéine peut se déployer convenablement et remplir son rôle de canal ionique. Les chercheurs pensent que, dans le cadre d'un éventuel traitement, les deux composés découverts pourraient être associés à des molécules « potentiatrices », qui permettent d'augmenter l'activité de ΔF508-CFTR.

À présent, les chercheurs veulent savoir si, chez les souris modèles de la mucoviscidose, ces deux molécules permettent effectivement de diminuer leur susceptibilité aux infections. Dans les années à venir, ils espèrent aussi commencer les tests cliniques sur des personnes malades.

Ces recherches sont soutenues par divers contrats, notamment européens3, et les associations "Vaincre la Mucoviscidose", "Mucoviscidose : ABCF" et "Mucovie".

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Paris, 19 décembre 2012

Maladie auto-immune : la piste virale confirmée
Pourquoi le système immunitaire peut-il se retourner contre nos propres cellules ? C'est à cette question que tente de répondre les chercheurs de l'unité mixte Inserm/CNRS/Université Pierre et Marie Curie/Association Institut de myologie « Thérapies des maladies du muscle strié », en se penchant plus particulièrement sur une maladie auto-immune, la myasthénie grave. Dans le cadre du projet FIGHT-MG (Combattre la Myasthénie Grave), financé par la Commission Européenne et coordonné par l'Inserm, Sonia Berrih-Aknin et Rozen Le Panse ont apporté la preuve du concept qu'une molécule mimant un virus peut déclencher une réponse immunitaire inappropriée dégradant les fonctions musculaires. Ces résultats sont publiés dans la revue Annals of Neurology, accessible en ligne.
La myasthénie, une maladie auto-immune rare
La myasthénie grave est une maladie auto-immune rare (5 à 6 000 patients en France) entrainant une faiblesse musculaire et une fatigabilité excessive. Elle touche généralement d'abord les muscles du visage, puis elle peut se généraliser aux muscles des membres ou encore aux muscles respiratoires entrainant une détresse respiratoire.
Elle est due à la production d'auto-anticorps circulants qui bloquent les récepteurs de l'acétylcholine (RACh), un neurotransmetteur nécessaire à la transmission du signal nerveux moteur, au niveau de la jonction neuromusculaire. 

Est-ce qu'une infection virale peut-être à l'origine de la myasthénie ?
La myasthénie est une maladie multifactorielle où des facteurs environnementaux semblent jouer un rôle clé dans son déclenchement. Les infections virales sont suspectées mais prouver le rôle d'un virus dans le déclenchement est difficile. En effet, le diagnostic de myasthénie est souvent fait des mois, voire des années après le réel début de la maladie quand le virus n'est plus détectable, alors qu'une signature laissée par le virus peut se voir longtemps après l'infection.

La preuve de concept de l'origine virale apportée par les chercheurs
Dans le cadre du projet européen FIGHT-MG, l'équipe de chercheurs est parvenue à décrypter le déclenchement de la maladie en utilisant une molécule mimant l'ARN double brin viral (le Poly(I:C)).
Pour cela, ils se sont penchés sur l'organe jouant un rôle central dans cette pathologie : le thymus. Cet organe, situé au niveau du thorax, sert de lieu de maturation aux lymphocytes T, acteurs centraux des réponses immunitaires et normalement éduqués pour éviter le développement d'une auto-immunité.
Ils ont ainsi mis en évidence in vitro que le Poly(I:C) était capable d'induire spécifiquement une surexpression de RACh par les cellules épithéliales thymiques, tout en activant trois protéines (le récepteur « toll-like » 3 (TLR3), la protéine kinase R (PKR) et l'interféron-beta (IFN-â)) ; cette dernière entrainant une inflammation au niveau du thymus.
En parallèle, ils ont analysé les thymus pathologiques des malades atteints de myasthénie, chez lesquels ils ont observé une surexpression de ces 3 mêmes protéines du système immunitaire, surexpression caractéristique d'une infection virale.
Enfin, les chercheurs sont parvenus également à identifier les mêmes changements moléculaires dans le thymus de souris, suite à l'injection de Poly(I:C). Après une période d'injection prolongée, ils ont aussi observé chez ces souris la prolifération de cellules B anti-RACh, la présence d'auto-anticorps bloquant les récepteurs RACh et des signes cliniques synonymes de faiblesse musculaire comme dans la myasthénie. Ces résultats originaux montrent que des molécules mimant une infection virale sont capables d'induire une myasthénie chez la souris, ce qui jusqu'à présent n'avait jamais été démontré.
L'ensemble des travaux publiés dans la revue Annals of Neurology apporte une preuve de concept qu'une infection virale pourrait entrainer une inflammation du thymus et conduire au développement d'une myasthénie auto-immune.
Les prochaines étapes de recherche consisteront à déterminer de quel virus exogène il pourrait s'agir ou s'il s'agit d'une activation anormale d'une réponse anti-virale par des molécules endogènes.

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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.

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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.

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