diabète sucré

Affection chronique caractérisée par une glycosurie (présence de sucre dans les urines) provenant d'une hyperglycémie (excès de sucre dans le sang).

Une augmentation de la glycémie (taux de glucose dans le sang) est normalement régulée par l'insuline, une hormone sécrétée par le pancréas, contrôlant la capture du glucose sanguin par les cellules. Les diabètes sucrés sont dus à une insuffisance de la sécrétion d'insuline ou à une diminution de ses effets sur les tissus. Un diabète sucré est défini par une glycémie matinale, à jeun, supérieure à 1,26 gramme par litre (7 millimoles par litre), ou par une glycémie supérieure à 2 grammes par litre (11,1 millimoles par litre) au cours de la journée.
Le diabète sucré est une maladie très fréquente, qui atteint actuellement 5 % de la population des pays industrialisés, et dont l'incidence est croissante.

Il existe deux types principaux de diabète sucré : le diabète de type 1, dit insulinodépendant, représentant 15 % des diabètes sucrés, et le diabète de type 2, dit non insulinodépendant, diabète gras ou de la maturité, qui représente 85 % des cas. D'autres formes de diabète sucré se rencontrent : le diabète dit gestationnel, apparaissant au cours de la grossesse, et les diabètes dits secondaires, se manifestant au cours de différentes affections (pancréatite chronique, hémochromatose, acromégalie, syndrome de Cushing, phéochromocytome) ou de traitements médicamenteux (corticostéroïdes) ou liés à un certain type de malnutrition (diabète tropical).
Quel que soit le type de diabète, la mesure de l'hémoglobine glyquée (HbAIC) tous les trois mois rend compte de l’équilibre glycémique global. Un taux maintenu inférieur à 7 % témoigne d’un traitement adéquat.

1. LE DIABÈTE DE TYPE 1
Il est dû à un déficit majeur de la sécrétion d'insuline, conséquence d'une destruction sélective des cellules du pancréas la produisant.
Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune, les cellules pancréatiques étant détruites par le système immunitaire de l'organisme même auquel elles appartiennent. L'apparition de cette auto-immunité est déterminée par des facteurs environnementaux (nutrition, infections virales, intoxications, etc.) ainsi que génétiques (la maladie ne se déclare que chez des individus ayant hérité de plusieurs des allèles prédisposants).
Le diabète de type 1 touche entre 0,2 % et 1 % de la population, soit, en France, environ 200 000 personnes. Il se déclare le plus souvent entre 10 et 40 ans, mais il peut être diagnostiqué à tout âge.
1.1. Symptômes et signes du diabète de type 1
Le diabète insulinodépendant se traduit à la fois par une soif très intense, une émission abondante d'urines, un amaigrissement brutal et une fatigue importante. Il peut aussi se déclarer par l'apparition d'une complication aiguë telle que l'acidocétose (accumulation excessive de corps cétoniques dans l'organisme), signe que la carence en insuline oblige l'organisme à puiser dans ses réserves de graisses pour produire l'énergie nécessaire. Mais il peut aussi survenir insidieusement.
S'il n'est pas traité, il évolue inexorablement vers le coma diabétique.
Pour en savoir plus, voir l'article métabolisme.

1.2. Diagnostic du diabète de type 1
Il repose sur la mesure de la glycémie, dont la valeur à jeun est supérieure à 1,26 gramme par litre (ainsi que dans tout diabète sucré), mais qui dans le diabète de type 1 atteint par ailleurs, en condition normale, des valeurs presque toujours supérieures à 2,5 grammes par litre. Le diabète de type 1 se caractérise en outre par la présence dans les urines de sucre (glycosurie) et d'acétone (cétonurie), facilement détectés à l'aide de bandelettes urinaires.

1.3. Traitement du diabète de type 1

Il repose sur l'injection d'insuline. Cette administration, quotidienne, est obligatoire et vitale. Elle se fait par voie sous-cutanée, à raison de 2 à 4 injections par jour, à l'aide d'une seringue ou de stylos injecteurs préremplis. Plus rarement, une administration continue d'insuline est réalisée à l'aide d'une petite pompe reliée à une aiguille implantée sous la peau (→ pompe à insuline). Des essais sont en cours concernant une administration d'insuline par voie orale, la voie nasale n’étant pas satisfaisante.
Le diabète de type 1 nécessite une surveillance par le diabétique lui-même, qui peut mesurer sa glycémie plusieurs fois par jour, à partir de gouttes de sang prélevées au doigt, grâce à un appareil appelé lecteur de glycémie. Il en existe aujourd'hui de nombreux modèles, permettant une mesure très fiable de la glycémie. Cette autosurveillance permet d'adapter le traitement de façon à obtenir des variations de la glycémie, au cours de la journée, les plus proches possible de la normale. Les doses d'insuline doivent en outre être adaptées, au jour le jour, à l'activité physique et aux apports alimentaires.
Le seul effet indésirable que peut éventuellement entraîner ce traitement consiste en une hypoglycémie (taux sanguin de glucose inférieur à 0,60 gramme par litre), due à une injection inadaptée d'insuline, et nécessitant une prise rapide de sucre (« resucrage »).
Le patient doit en outre se soumettre à un régime alimentaire équilibré, adapté aux doses d'insuline administrées, consistant en trois repas apportant une ration suffisante de sucres « lents » (principalement féculents), et de une à trois collations glucidiques quotidiennes – les sucres « rapides » sont par ailleurs limités (→ alimentation). Une activité physique régulière, si elle est possible, est recommandée.
La transplantation pancréatique (→ greffe pancréatique), constituant en théorie le traitement idéal, représente en pratique une intervention chirurgicale très lourde, nécessitant un traitement immunosuppresseur afin d'éviter le rejet de la greffe. Elle est réservée aux diabétiques nécessitant par ailleurs une greffe de reins. La recherche étudie la possibilité d'implanter des cellules pancréatiques bêta, sécrétrices d'insuline (→ îlots de Langerhans).

2. LE DIABÈTE DE TYPE 2
Il s'agit d'une forme de diabète sucré due à une diminution des effets de l'insuline sur les cellules (insulinorésistance), le plus souvent consécutive à un surpoids.
Cette insulinorésistance entraîne dans un premier temps une sécrétion importante d'insuline par le pancréas. Celui-ci s'épuisant progressivement, il s'ensuit dans un second temps une diminution de la production d'insuline, ce déficit aggravant la tendance à l'hyperglycémie.

Le diabète de type 2 se révèle à l'âge adulte à partir de 45 ans. Outre l'obésité, les facteurs de risque en sont une répartition abdominale du tissu adipeux, une activité physique insuffisante et l'existence d'antécédents familiaux de la maladie. C'est en effet une maladie familiale, dans laquelle de multiples gènes sont probablement impliqués, mais dont le dépistage génétique est actuellement impossible. Dans certaines familles, seulement, des mutations génétiques précises ont été identifiées.
Le diabète de type 2 favorise de manière importante les maladies cardiovasculaires, et est par surcroît souvent associé à une hypertension artérielle et/ou à une hypertriglycéridémie, autres facteurs de risque cardiovasculaire.

2.1. Symptômes et signes du diabète de type 2
Le diabète de type 2 ne se traduit souvent par aucun symptôme et est découvert de façon fortuite lors d'un examen ou d'une complication découlant d'un diabète déjà installé, le plus souvent neuropathie (lésion des nerfs périphériques) et infection cutanéomuqueuse ; la maladie est alors suspectée lorsque des antécédents familiaux de diabète de type 2 existent. Il peut également être suspecté chez la mère à l'occasion de la naissance d'un enfant de plus de 4 kilogrammes (une quantité excessive de glucose transmise au fœtus entraîne un développement plus rapide que la normale) ou se traduire par des symptômes d'hyperglycémie importante : polydipsie (soif intense), polyurie (augmentation du volume des urines), amaigrissement.

2.2. Diagnostic et traitement du diabète de type 2
Le diagnostic repose sur des mesures de la glycémie, à jeun (supérieure à 1,26 gramme par litre) ou après un repas (supérieure à 2 grammes par litre). Une glycosurie est fréquente, traduisant une hyperglycémie marquée ; mais le diabète de type 2, contrairement à celui de type 1, ne s'accompagne le plus souvent pas de cétonurie.
Le traitement fait appel a un régime alimentaire équilibré et à une activité physique régulière. Une perte de poids permet souvent de normaliser la glycémie.

Production d'insuline par génie génétique, médicament recombinant
Si ces mesures sont insuffisantes, des médicaments hypoglycémiants y sont associés. Des injections d'insuline sont parfois prescrites, transitoirement, en début de maladie, pour réduire une hyperglycémie importante, ou à l'occasion d'une pathologie associée favorisant les déséquilibres glycémiques, ou encore durant une grossesse. Un traitement régulier par l'insuline doit fréquemment être mis en place après 10 ou 20 ans d'évolution de la maladie, pour pallier l'épuisement du pancréas.
Les autres facteurs de risque cardiovasculaire (hypertension artérielle, excès de triglycérides dans le sang, tabac, etc.) doivent être pris en charge.
3. LE DIABÈTE GESTATIONNEL
Découvert pendant la grossesse chez 3 à 6 % des femmes, il est confirmé par un test d’hyperglycémie provoquée (test de O’Sullivan ou HGPO). Les critères d’équilibre glycémique sont différents dans ce cas : la glycémie à jeun doit être inférieure à 0,95 g/l et la glycémie postprandiale à 1,30 g/l.
Les risques d’un diabète mal contrôlé sont de provoquer une macrosomie fœtale (gros poids à la naissance) ainsi qu’une hypoglycémie du bébé à la naissance.
Le traitement est basé sur le régime, l’insulinothérapie, surveillés par plusieurs glycémies capillaires par jour. Le diabète disparaît à l’accouchement le plus souvent.
Pour en savoir plus, voir l'article diabète gestationnel.
4. LE DIABÈTE MODY
Découvert avant 30 ans, ce diabète est dû à plusieurs types d’anomalies génétiques possibles. Au moins un parent direct est aussi affecté, l’obésité est rarement associée et on ne retrouve pas d’anticorps dirigés contre le pancréas. Selon les cas, il peut être traité par antidiabétiques ou par l'insuline.

5. LES COMPLICATIONS DU DIABÈTE
Elles concernent tous les deux types de diabète (sauf le gestationnel) avec la même sévérité, et leur survenue dépend étroitement de l'efficacité du contrôle de la glycémie moyenne. Lorsque l’hémoglobine glyquée (HbAIC) reste inférieure à 7 %, les complications ne surviennent pas, ou de façon très retardée.

5.1. Les complications chroniques du diabète
Elles sont essentiellement dues à l'altération des vaisseaux sanguins, soit des petits vaisseaux (microangiopathie), soit des gros vaisseaux (macroangiopathie).

La macroangiopathie est responsable d'artérite des membres inférieurs et d'insuffisance coronarienne, aggravées en présence d'autres facteurs de risque d'athérome (l'hypertension artérielle et l'hyperlipidémie, très souvent associées au diabète de type 2, ou le tabagisme).
La néphropathie diabétique touche 40 % des diabétiques et se traduit par l'apparition d'une protéinurie (passage trop important de protéines dans les urines) évoluant à long terme vers l'insuffisance rénale. Cette évolution est accélérée par la survenue d'une hypertension artérielle. Le diabète sucré constitue l'une des causes principales de l'insuffisance rénale terminale.
Pour en savoir plus, voir l'article néphropathie diabétique.
La neuropathie diabétique est consécutive à une atteinte des nerfs. Elle touche principalement les membres inférieurs, et entraîne une perte de sensibilité des pieds, des ulcérations indolores de la plante (mal perforant plantaire), qui peuvent s'infecter. L'atteinte de plus gros nerfs, notamment inflammatoire (mononévrite), s'observe moins fréquemment ; elle entraîne un déficit sensitif ou moteur dans la zone corporelle desservie par le nerf.
Pour en savoir plus, voir l'article neuropathie.
La rétinopathie diabétique (lésion de la rétine) est pratiquement constante après quinze années d'évolution du diabète. Cette affection doit être systématiquement recherchée chez tout diabétique par examen régulier du fond d'œil, complété au besoin par une angiographie rétinienne (radiographie des vaisseaux de la rétine après injection d'un colorant, la fluorescéine). Malgré le traitement au laser, la rétinopathie diabétique reste la première cause de cécité des pays occidentaux.
Pour en savoir plus, voir l'article rétinopathie.
Les infections chroniques ont une origine microbienne ou mycosique. Elles consistent principalement en des infections urinaires, gynécologiques et en des infections cutanées localisées (pied, aine, région génitale) ; leur prévention demande une hygiène rigoureuse.
Pour en savoir plus, voir l'article infection.
Des manifestations cutanées non infectieuses peuvent en outre survenir, telles que l'apparition de bulles sur les membres, ou un épaississement général de la peau.
Le « pied diabétique » est une conséquence de la neuropathie et de l'angiopathie. Le pied, insensible à la douleur et mal vascularisé, présente un haut risque infectieux, et toute blessure même minime doit être immédiatement traitée, car elle peut donner lieu à des complications gravissimes, qui nécessitent encore trop souvent son amputation.
5.2. Les complications aiguës du diabète
L'acidocétose, accumulation excessive de corps cétoniques dans l'organisme, constitue l'aboutissement du diabète insulinodépendant non traité, avec accumulation de corps cétoniques dans le sang entraînant une acidose : le malade maigrit rapidement, souffre de vertiges, de troubles digestifs, d'une grande lassitude. Un seul de ces signes doit alerter : en l'absence de traitement par insuline, l'évolution se fait vers le coma.
Pour en savoir plus, voir l'article acidocétose.
Le coma hyperosmolaire, hyperglycémie très importante avec déshydratation, est une complication rare du diabète non insulinodépendant chez le sujet âgé. Acidocétose et coma hyperosmolaire imposent une hospitalisation d'urgence en centre spécialisé et sont traités par injection massive d'insuline.

Pour en savoir plus, voir l'article coma.
L'hypoglycémie (glycémie très basse par manque de sucre) est une conséquence du traitement lui-même ou de son excès par rapport au régime alimentaire ou à l'exercice physique. Elle se traduit par une fatigue soudaine, une sensation de faim, des vertiges et des sueurs et est traitée par administration de sucres « rapides » par voie orale si le malade est conscient ou par injection sous-cutanée de glucagon.
Pour en savoir plus, voir l'article hypoglycémie.

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Tumeurs et chirurgie des os

On connaît bien les risques de cancer du sein ou de la prostate, mais bien moins les cancers des os. Comment sont diagnostiqués ces cancers ? Quels sont les progrès de la chirurgie ? Après avoir retiré la tumeur, comment remplacer les parties d'os malades ?

Par La rédaction d'Allodocteurs.fr
Rédigé le 02/06/2009, mis à jour le 26/01/2016 à 16:44

    
Sommaire
Qu'est-ce que les tumeurs osseuses ? 
Des prothèses mieux adaptées 
Extraire la tumeur des os 
Les tumeurs osseuses chez l'enfant 
La cimentoplastie des métastases osseuses 
Tumeurs osseuses : l'ablation par radiofréquence 
Tumeurs osseuses : les tumeurs à cellules géantes 
Qu'est-ce que les tumeurs osseuses ?

Marina Carrère d'Encausse et Benoît Thevenet expliquent les tumeurs osseuses.
Des douleurs persistantes, l'apparition d'une tuméfaction, une fracture soudaine… Ces symptômes peuvent révéler une tumeur osseuse.

L'os est un tissu vivant composé de différentes cellules. La partie extérieure de l'os est dure et dense : elle est formée d'un tissu compact. Au niveau des extrémités de l'os, on trouve le tissu spongieux. Une partie des cavités de ce tissu spongieux abrite la moelle osseuse, un tissu qui est chargé de produire des cellules sanguines.

Un autre tissu joue aussi un rôle important dans le squelette : c'est le tissu cartilagineux. Le tissu cartilagineux est un tissu élastique qui se trouve à la jonction entre de nombreuses pièces osseuses du squelette et qui permet d'amortir les chocs quand on bouge. Chez l'enfant, le cartilage joue aussi un rôle dans la croissance des os.

Comme les autres cellules du corps, les cellules du tissu osseux se multiplient à un rythme bien établi et en préservant un certain équilibre. Lorsqu'une d'entre elles devient anormale et se met à se multiplier de manière anarchique, une masse finit par se former : c'est ce qu'on appelle une tumeur.

Quand la tumeur se développe initialement à partir des cellules osseuses, on parle de tumeur primitive de l'os. Ce sont notamment les ostéosarcomes et les chondrosarcomes, des tumeurs malignes rares. Mais la majorité de ces tumeurs primitives sont bénignes. Pour autant, leur traitement peut laisser des séquelles très invalidantes.

Mais les os peuvent aussi être atteints par d'autres types de tumeurs, non plus primitives, mais secondaires. On dit qu'elles sont secondaires car elles sont composées non pas de cellules osseuses mais de cellules tumorales issues d'un cancer situé sur un autre organe (le rein ou le sein par exemple). Et qui se sont "décrochées" en quelque sorte de leur tumeur d'origine pour venir se loger dans l'os. C'est ce qu'on appelle les métastases. Ces tumeurs secondaires sont en revanche très fréquentes.

Des prothèses mieux adaptées

Attention, images d'intervention chirurgicale : une large incision est nécessaire pour accéder aux os de la hanche.
C'est la deuxième fois qu'une équipe de chirurgie orthopédique opère une même patiente, dont le cancer de la thyroïde a provoqué une métastase dans l'os du bassin.

Lors de la première intervention, l'essentiel a pu être retiré mais une grave hémorragie a forcé le chirurgien à s'interrompre et à stabiliser la situation avec du ciment chirurgical.

Le but de l'opération est de retirer le bloc de ciment et la masse tumorale, pour enfin placer une prothèse adaptée.

Extraire la tumeur des os

Attention, images d'intervention chirurgicale : huit heures d'opération sont nécessaires pour enlever une vertèbre lombaire contenant une tumeur osseuse.
Une vertébrectomie est une opération rare et dangereuse, qui est réalisée uniquement en dernier recours. La vertébrectomie est destinée aux patients atteints d'un cancer osseux, pour qui il n'est plus possible de continuer des chimiothérapies ou des radiothérapies.

Les tumeurs osseuses chez l'enfant

L'ostéosarcome est la plus fréquente des tumeurs primitives de l'os.
Les tumeurs osseuses peuvent également apparaître chez l'enfant. C'est le cas par exemple du sarcome d'Ewing. Ces tumeurs se développent généralement au niveau des os du pelvis, du thorax : côte, clavicule, omoplate, des vertèbres mais aussi au niveau des membres inférieurs, comme sur le fémur ou le tibia. Ce sarcome donne souvent lieu à des métastases. Et pour le traiter, on a généralement recours à la chimiothérapie et au retrait chirurgical de la tumeur.

L'ostéosarcome est aussi un cancer du sujet jeune. Il apparaît généralement dans les zones proches du genou. On compte près de 400 nouveaux cas par an, souvent chez des enfants entre 10 et 20 ans. C'est le cas de Louis, 16 ans.

 

La cimentoplastie des métastases osseuses

Quand les métastases se logent dans les os et provoquent des douleurs importantes, la cimentoplastie peut être envisagée.
Quand les métastases envahissent les os, les risques de fractures sont fréquents et les douleurs insupportables. Pour soulager les patients, on peut alors procéder à une cimentoplastie.

La cimentoplastie des métastases osseuses consiste à injecter du ciment dans les os touchés afin de diminuer les douleurs du patient et de consolider les os devenus fragiles pour éviter des fractures dites pathologiques.

Cette intervention nécessite un contrôle radiologique permanent et se déroule sous anesthésie locale. Une fois l'aiguille de la cimentoplastie bien positionnée, le radiologue commence par prélever du tissu métastatique. L'analyse de l'échantillon en laboratoire permet de confirmer qu'il s'agit bien d'une métastase d'un cancer.

Le ciment utilisé est un ciment orthopédique très bien toléré par l'organisme. Quelques minutes d'attente avant l'injection sont nécessaires pour que le ciment ait la bonne consistance et ainsi éviter les fuites.

Dans 80% des cas, la cimentoplastie permet de réduire significativement les douleurs. Toutefois la cimentoplastie intervient en complément de traitement, elle traite uniquement la douleur, mais pas le cancer.

Tumeurs osseuses : l'ablation par radiofréquence

Attention images de chirurgie ! Ablation de tumeurs osseuses par radiofréquence
L'ostéome ostéoïde représente 10 à 12% des tumeurs osseuses bénignes. Il se développe avant 35 ans dans les os des membres inférieurs (tibia, fémur) et parfois ceux du bras. Une nouvelle technique permet aujourd'hui de détruire ces petites tumeurs par radiofréquence.

Pour supprimer un ostéome ostéoïde et la douleur qu'il provoque, les médecins peuvent pratiquer une thermocoagulation par radiofréquence. La première étape de ce traitement consiste à repérer avec un scanner la position exacte de la tumeur dans l'os. Le médecin positionne alors une aiguille de repérage et pour s'assurer qu'elle est bien dans l'axe de la tumeur, un nouveau scanner est réalisé.

Toute l'intervention se fait à deux médecins : l'un intervient sur le patient, l'autre vérifie la trajectoire sur la console du scanner. Une fois que la direction vers la cible est parfaite, le médecin creuse avec une mèche dans l'os, une galerie de quelques millimètres de diamètre. Autour de la tumeur, l'inflammation fait réagir les tissus osseux qui se densifient. Pour éviter toute dérive, la progression se fait millimètre par millimètre avec de nombreux contrôles scanner. Lorsque la tumeur est atteinte, une électrode de chauffe est installée. Elle va alors permettre de brûler la tumeur. La thermocoagulation par radiofréquence est une intervention efficace neuf fois sur dix.

Tumeurs osseuses : les tumeurs à cellules géantes

Attention images de chirurgie ! Traitement chirurgical d'une tumeur à cellules géantes
Les tumeurs à cellules géantes sont généralement bénignes. Elles se développent principalement sur les épiphyses des os longs et surtout chez les jeunes adultes entre 20 et 40 ans.

Le traitement des tumeurs à cellules géantes est chirurgical. L'objectif de l'intervention est de retirer la tumeur et de remplacer l'os par une prothèse.

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Des anticorps efficaces contre le virus de la dengue et le virus Zika

Des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS[1], en collaboration avec l’Imperial College (Londres) et avec l’Université de Vienne (Autriche), ont identifié des anticorps aussi efficaces pour neutraliser le virus de la dengue que le virus Zika. La description du site de fixation de ces anticorps sur l’enveloppe virale, identique chez les deux virus, laisse envisager la mise au point d’un vaccin universel capable de protéger simultanément contre la dengue et la maladie à virus Zika. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nature, le 23 juin 2016.

 

Communiqué de presse
Paris, le 23 juin 2016
 

Institut Pasteur

Le virus de la dengue et le virus Zika ont de nombreux points communs. Tous deux appartiennent à la famille des flavivirus, des virus à ARN principalement transmis par des moustiques, et possèdent des protéines d’enveloppe similaires. Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et de l’Imperial College, qui avaient, dans une précédente étude, identifiés des anticorps capables de neutraliser les quatre formes du virus de la dengue, se sont intéressés au virus Zika. « Nous voulions voir si les anticorps isolés dans le cas de la dengue étaient capables de neutraliser d’autres virus de la famille des flavivirus, et Zika semblait être le meilleur candidat », expose Félix Rey, responsable du laboratoire de Virologie structurale à l’Institut Pasteur.

 

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont donc sélectionné deux anticorps capables de stopper la prolifération du virus de la dengue – ces anticorps ayant été préalablement isolés chez des patients infectés par la dengue – et les ont présentés au virus Zika. L’un de ces anticorps s’est alors montré particulièrement efficace pour neutraliser le virus Zika, et même plus efficace que pour la dengue, l’empêchant d’infecter les cellules avec lesquelles il était en culture. « Découvrir que le virus de la dengue et le virus Zika sont si proches que certains anticorps produits contre le virus de la dengue neutralisent aussi le virus Zika était totalement inattendu », souligne Félix Rey.

 

Les chercheurs ont alors entrepris une étude cristallographique pour identifier le site de fixation des anticorps sur le virus Zika, et plus précisément sur les protéines de son enveloppe. Des cristaux renfermant le complexe « anticorps - protéine d’enveloppe » ont été produits grâce à la plate-forme de cristallogenèse de l’Institut Pasteur. C’est ensuite à l’aide des puissants rayons X des synchrotrons de Saclay et de Grenoble que les chercheurs ont pu reconstituer en 3D l’endroit précis où l’anticorps vient se fixer sur la protéine d’enveloppe.

 

Il s’est alors avéré que le site de fixation des anticorps était le même sur le virus Zika que sur le virus de la dengue, ce qui laisse envisager la production d’un vaccin qui stimule la production d’anticorps capables de se fixer et de neutraliser deux types de virus à la fois. Si, jusqu’à récemment, le virus Zika n’était pas considéré comme dangereux, certains cas de complications neurologiques, de type syndrome de Guillain-Barré, ont été constatés au Brésil et en Polynésie française chez des personnes infectées. Par ailleurs, ce virus est à l’origine de graves anomalies du développement cérébral chez le fœtus (microcéphalie), entraînant un retard mental irréversible. « Les anticorps pourraient par exemple être utilisés pour protéger les femmes enceintes risquant de contracter le virus Zika. Car aujourd’hui, il n’existe aucun vaccin ni aucun traitement pour cette maladie », conclut Félix Rey.

 

Ces travaux ont été financés par les institutions citées ci-dessus ainsi que par le programme cadre européen (FP7) DENFREE, le LabEx IBEID (Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases), et le FlaviStem (ANR/FWF).

 

Image : Structure 3D de la protéine d’enveloppe du virus Zika (en rouge, jaune et bleu) en complexe avec l’anticorps neutralisant (en vert et en blanc). © Institut Pasteur

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Quels antibactériens pour après-demain?

antibiotiques : la resistance des bactéries - dans mensuel n°314 daté novembre 1998 à la page 70 (2731 mots)
Les chercheurs de l'industrie pharmaceutique retournent à leurs paillasses. Leur travail est facilité par l'émergence de nouveaux outils comme la chimie combinatoire, le criblage à haut débit, la bioinformatique et la robotique. Mais comment trouver des antibiotiques vraiment innovants ? En cherchant des molécules qui s'attaquent à des processus récemment explorés par la microbiologie moléculaire: mécanismes de résistance, réplication de l'ADN et division bactérienne, voies de communications intercellulaires... En sachant également quels sont les gènes indispensables à la survie ou à l'infectiosité des micro-organismes. Ce que devrait, à terme, révéler le séquençage des génomes et l'étude des protéines bactériennes.

Dans les années 1970, l'industrie pharmaceutique pensait son arsenal thérapeutique suffisant pour combattre les maladies infectieuses. Cantonnés au milieu hospitalier, les phénomènes de résistance microbienne semblaient contrôlés. Les principales firmes, chacune spécialisée dans une ou deux familles d'antibiotiques, ont exploité leur expertise chimique. Elles ont perfectionné leurs molécules, augmentant leur tolérance, élargissant leur spectre d'activité... Mais nombre d'entre elles ont tourné leurs efforts de recherche vers d'autres médicaments antimicrobiens, anti-viraux ou anti-fongiques, et certaines se sont même totalement détournées de ce domaine. Les besoins du marché leur semblaient comblés.

Ce point de vue est démenti depuis la fin des années 1980, avec l'apparition des multirésistances, et celle des résistances en médecine de ville. L'industrie pharmaceutique se tourne donc à nouveau vers la recherche. Son but est, bien sûr, de développer des antibiotiques et vaccins innovants mais aussi, à plus long terme, des classes d'agents antibactériens complètement nouvelles permettant de contourner les phénomènes de résistance. En effet, au lieu de tuer les bactéries comme le font les antibiotiques, ces nouveaux médicaments devraient atténuer le pouvoir pathogène des bactéries en ciblant leurs facteurs de virulence* ou en jouant sur les molécules de communication intercellulaire.

Lors du processus de découverte d'un médicament, chimistes et biologistes s'attachent à identifier ce que l'on appelle des « pistes chimiques ", des composés sélectionnés selon un premier crible, c'est-à-dire un test permettant de repérer les molécules susceptibles d'avoir l'activité recherchée. Ils valident ensuite ces molécules avec un deuxième criblage, fondé sur un test plus spécifique. C'est ainsi qu'ils repèrent les " têtes de série », dont ils étudient la relation structure-activité pour ensuite affiner leur activité pharmacologique.

Les chercheurs puisent les composés testés dans ce qu'ils appellent leur trésor, des banques de molécules ou pharmacothèques, aujourd'hui constituées le plus souvent par chimie combinatoire voir l'encadré : " La chimie combinatoire, source de diversité moléculaire ". De quels types de banques de molécules disposent-ils? Ils peuvent, dans un premier temps, faire appel à des banques d'aide à la recherche, dites exploratoires. Elles sont créées sur écran d'ordinateur à partir de banques virtuelles, générées par modélisation moléculaire. Plus rationnelles, les pharmacothèques dirigées comportent des molécules dont les caractéristiques sont déduites de la connaissance du site de liaison de la cible bactérienne. Enfin, les banques d'optimisation contiennent des molécules qui dérivent déjà d'une première piste chimique. La modélisation moléculaire, y compris les études de structure tridimensionnelle, facilite la conception rationnelle de ces pharmacothèques.

Mais elles n'ont d'intérêt que si l'on dispose conjointement d'outils performants de criblage, basés sur des cibles bactériennes originales: test enzymatique in vitro, tests sur bactérie entière ou recombinante... Ces outils de criblage, dits à haut flux ou à haut débit, sont issus des progrès de la robotique. Ce sont des systèmes capables de réaliser des tâches séquentielles indépendantes telles que dilution, pipettage et répartition de composés dans des cupules ou puits, agitation, incubation, lecture de résultats. Ils sont pilotés par des logiciels spécifiquement adaptés au type d'analyse que l'on réalise. Pour visualiser l'effet des composés testés, les méthodologies le plus souvent utilisées sont la fluorescence, la radioactivité, la scintillation par proximité* SPA: scintillation proximity assay , les tests cellulaires bactériens. Un criblage à haut débit permet d'analyser sur un crible défini, de 100 000 à 500 000 molécules en quelques semaines1. L'efficacité d'un crible est directement liée à la pertinence de la cible bactérienne choisie. Depuis dix ans, la recherche publique mondiale a fourni nombre de résultats dans des domaines variés de la bactériologie générale structure, biochimie, physiologie et virulence bactérienne et des mécanismes de résistance.

Quelles sont les cibles bactériennes sur lesquelles pensent pouvoir agir les laboratoires pharmaceutiques ? Et, tout d'abord, quelles stratégies employer pour contrer la résistance bactérienne aux antibiotiques? Deux grandes stratégies se dégagent: rechercher de nouvelles familles de molécules qui s'attaquent à des cibles bactériennes originales, échappant donc au problème de résistance croisée avec les antibiotiques des familles actuellement utilisées ; ou bloquer les mécanismes de résistance des bactéries. Passons en revue quelques-unes des différentes pistes explorées, sachant qu'à l'heure actuelle il est bien difficile de dire quelles sont les plus prometteuses.

L'approche visant à bloquer les mécanismes de résistance a déjà été mise en oeuvre quand on a découvert les bêta-lactamases, ces enzymes bactériennes qui inactivent différents antibiotiques de la famille de la pénicilline les bétâ-lactamines. C'est alors qu'ont été mis au point les inhibiteurs de bêta-lactamases. La multirésistance de certaines bactéries peut également être liée à un effet barrière des enveloppes bactériennes, effet qui empêche l'antibiotique d'atteindre sa cible dans le corps bactérien voir l'article de P. Trieu-Cuot et C. Poyart, dans ce numéro2. Pour répondre à ces problèmes d'enveloppe, plusieurs solutions : rechercher des molécules déstabilisant la membrane externe des bactéries à Gram négatif*, pour la rendre perméable aux antibiotiques ; rechercher des antibactériens dont la structure chimique échappe à l'action des pompes d'efflux, ces protéines insérées dans la membrane bactérienne qui rejettent les molécules dans le milieu extérieur ; ou encore développer des molécules interférant avec la synthèse des éléments de structure de ces pompes. Pour le premier déstabilisation de la membrane externe et le troisième cas inhibition des pompes, les molécules issues de cette recherche seraient utilisées en complément des antibiotiques déjà commercialisés. Dans le deuxième cas molécule échappant aux pompes d'efflux, on obtiendra une nouvelle famille d'antibiotique ou un antibiotique dérivé des familles existantes.

Autre piste, le processus de réplication de l'ADN bactérien offre aussi des cibles intéressantes. Chez Escherichia coli, par exemple, plus de trente protéines sont impliquées dans la réplication de l'ADN. La mutation des gènes codant ces protéines entraîne généralement un blocage de la réplication, suivi d'un arrêt de la croissance et souvent de la mort bactérienne. D'autre part, la machinerie de réplication est similaire chez la plupart des bactéries. De ce fait, un inhibiteur de la réplication a toutes les chances d'avoir un spectre d'activité large. A l'heure actuelle une famille d'antibactériens, les quinolones, a pour cible les topoisomérases, enzymes impliquées dans les changements de conformation de l'ADN. Mais on connaît maintenant une vingtaine d'enzymes polymérase III holoenzyme et ses sous- unités, ou encore DnaA, DnaB et DnaC... qui interviennent dans la phase initiale de réplication de l'ADN: ce sont autant de cibles potentielles pour de nouveaux agents antibactériens3.

La division cellulaire est un autre exemple de cible, d'ailleurs liée à la précédente. En effet, le processus de formation de la membrane la septation qui va séparer une bactérie en deux cellules filles est intimement coordonné au début de la réplication de l'ADN.

Un ensemble de protéines appelées Fts régulent et coordonnent la division d'une bactérie. L'une d'entre elles nommée FtsZ est impliquée dans la phase précoce de division et régule par sa concentration la fréquence de septation. Une faible augmentation de la production de cette protéine entraîne la formation de mini- cellules, alors qu'une forte augmentation de cette même protéine conduit à une filamentation et à la mort bactérienne4. Des composés interférant avec FtsZ pourraient donc être de bons candidats antibiotiques.

Dans un avenir plus lointain, un autre domaine, récemment mis en lumière, pourrait générer des cibles originales. Ce sont les voies de communication intercellulaires des bactéries. Bien qu'étant des organismes unicellulaires, les bactéries, lorsqu'elles se multiplient, sont intégrées dans une organisation multicellulaire générant des comportements de groupe liés à la densité microbienne dans un environnement donné. Ces comportements de groupes sont régulés par des signaux extracellulaires, véhiculés par des substances appelées phéromones. Chez les bactéries à Gram positif, ces phéromones sont des peptides. Chez les bactéries à Gram négatif, ce sont généralement des métabolites de la N-acylhomosérine lactone*. Ces systèmes de régulation du comportement des populations microbiennes, regroupés sous le terme anglais " quorum sensing », contrôlent nombre de fonctions d'une population bactérienne dans son environnement immédiat5. Les bactéries possèdent également des systèmes dits à deux composants, constitués d'un détecteur de surface capable de recevoir des signaux de l'environnement proche, et d'un transducteur permettant de transférer l'information jusqu'à certains gènes de l'ADN. L'activation de ces derniers modifie le comportement de la cellule bactérienne pour répondre au signal reçu. Enfin de nombreuses bactéries peuvent dialoguer avec les cellules-hôtes cellules épithéliales*, endothéliales* ou encore phagocytaires*. Elles produisent dans le milieu extérieur des molécules qui interfèrent avec la cellule-hôte et détournent certaines de ses activités à leur profit6. Que l'on bloque la production de phéromones, le détecteur ou le transducteur du système à deux composants, l'idée sous-jacente est d'empêcher la bactérie de s'adapter à son environnement sans porter atteinte à sa survie, ce qui devrait éviter l'apparition de résistances.

Un dernier exemple de cible potentielle est la capacité d'adhérence des bactéries aux cellules qu'elles infectent. Pour beaucoup d'agents pathogènes, la première phase de la colonisation d'un hôte se caractérise par l'attachement spécifique des bactéries aux cellules d'un tissu ou à un biomatériau implanté cathéter, prothèse.... Généralement, cette adhérence résulte de l'interaction spécifique d'une adhésine bactérienne, le plus souvent de nature protéique, et d'un récepteur cellulaire servant de lien entre la bactérie et l'hôte cellule ou biomatériau. La connaissance approfondie de ces systèmes d'adhérence chez différentes bactéries pathogènes, telles que les colibacilles, les staphylocoques ou encore les streptocoques, permet d'envisager le développement de molécules capables de les bloquer et donc de prévenir l'installation de l'infection voir figure7.

A plus long terme, l'innovation devrait également venir de la génomique, c'est- à-dire de la caractérisation et du séquençage total du génome et de son exploitation. Depuis quelques années, le décryp- tage systématique des génomes des bactéries pathogènes monte en puissance. Depuis le premier séquençage d'un génome bactérien, celui d' Haemophilus influenzae en 1995, une dizaine d'autres ont déjà été totalement séquencés, par des réseaux de laboratoires publics ou par des sociétés privées8. On peut s'attendre à ce que le génome de la majorité des bactéries pathogènes pour l'homme soit séquencé au début des années 2000.

Un génome bactérien correctement reconstitué et annoté dont les gènes sont identifiés doit apporter de nouvelles cibles. Mais le chemin sera long, car seuls certains gènes intéressent la recherche antibactérienne: ainsi un génome contenant, par exemple, 2 000 gènes comporte probablement 10 % de gènes essentiels à la croissance in vitro, et quelques pour-cent pour l'expression de la virulence. Mais la constitution de banques de séquences de gènes n'est que la première étape d'un travail colossal qui doit mener à l'étude de la fonction des nouveaux gènes découverts, et à une meilleure compréhension du rôle des gènes déjà connus. Ce n'est que lorsque la fonction des gènes sera élucidée que nous pourront identifier des cibles innovantes. Pour exploiter l'énorme masse de données du séquençage, il faut disposer d'outils moléculaires nouveaux et performants voir l'encadré: " Biopuces et peignage d'ADN ". L'exploitation des banques de gènes grâce à la bioinformatique permet, par étude d'homologie de séquences, d'accéder à la fonction d'une partie des gènes nouvellement identifiés. Une autre méthode consiste à étudier l'impact de l'inactivation de ces gènes sur la croissance bactérienne.

Il est également possible de rechercher des gènes qui ne s'expriment qu' in vivo, lors des phases d'infection et de multi- plication9. On sait peu de choses de ces gènes qui gouvernent l'expression de la pathogénicité chez l'hôte, pour la simple raison que la majorité des études de microbiologie moléculaires ont été réalisées sur des bactéries cultivées en tubes à essai et non dans un organisme vivant. Mais aujourd'hui plusieurs méthodes expérimentales permettent de les identifier:

- la technique d'expression de gènes in vivo IVET, pour in vivo expression technology . Les chercheurs travaillent avec des souches bactériennes mutantes qui, par exemple, ne peuvent survivre que si on leur fournit une base azotée, la purine on dit qu'elles sont auxotrophes à la purine. Ils construisent des plasmides* contenant le gène codant la purine et un gène marqueur celui d'une enzyme, la galactosidase, mais pas de promoteur séquence d'ADN qui déclenche l'expression d'autres gènes. Ces plasmides sont introduits dans les bactéries et s'intègrent dans leur chromosome. Après avoir injecté les bactéries ainsi modifiées à une souris, on recherche celles qui ont pu se multiplier in vivo . Si oui, c'est qu'un promoteur de la bactérie s'est exprimé, permettant la production de purine. On peut alors l'identifier grâce au gène marqueur puis, enfin, le repérer dans la souche bactérienne. Outre l'auxotrophie à la purine, les chercheurs se servent, par exemple, de souches résistantes au chloramphénicol ;

- la méthode d'induction différentielle de fluorescence DFI, pour differential fluorescence induction . Elle repose sur le même principe que la précédente. Mais dans ce cas le plasmide contient le gène d'une protéine vert fluorescent GFP, pour green fluorescent protein , facilement repérable in vivo s'il est activé par un promoteur bactérien ;

- la mutagenèse dirigée STM, pour signature-tagged mutagenesis . Elle est fondée sur l'emploi d'un pool de souches bactériennes mutantes. Ce sont des mutants dits d'insertion, c'est-à-dire que l'on a introduit au hasard dans leur génome des fragments d'ADN, ce qui bloque l'expression des gènes. On injecte ces bactéries à la souris, puis on compare les souches cultivées in vitro à celles qui se sont multipliées in vivo . Si l'on ne retrouve pas certaines souches chez l'animal, c'est qu'on a muté un gène essentiel pour l'infection ;

- la transformation d'une souche non pathogène en pathogène. Il s'agit d'introduire dans des bactéries avirulentes des gènes issus de souches virulentes, dont on pense qu'ils ont un rôle important dans l'infection. Puis d'évaluer le pouvoir pathogène chez l'animal des souches ainsi créées ;

- la technique d'hybridation soustractive d'ARN messagers. Son but est d'éliminer la majorité des gènes dits domestiques ceux du métabolisme de base ne jouant pas un rôle majeur in vivo .

Complémentaire de la génomique, un nouveau champ de recherche se développe rapidement : la protéomique. Il s'agit de l'analyse systématique de toutes les protéines d'une bactérie, grâce à l'emploi conjoint de techniques éprouvées d'analyse des protéines, de la robotique et de l'informatique voir l'encadré : " Qu'est-ce que la protéomique ? ". En recherche antibactérienne, elle permet l'étude des protéines intervenant dans les mécanismes de résistance aux antibiotiques ou des facteurs de virulence.

Revenons, entre autres, au processus de développement du médicament. On a identifié une cible innovante, mis au point le criblage primaire des pharmacothèques, sélectionné les composés répondant positivement à ce crible, validés les pistes chimiques, identifié et optimisé les têtes de série. Les meilleures candidates, quand elles ont une activité antibiotique classique inhibition de la croissance ou activité létale, entrent alors dans le processus bien défini de prédéveloppement études bactériologiques précliniques in vitro et infections expérimentales10. Mais il n'en va pas de même si l'on s'intéresse à des molécules dont l'activité s'exerce sur la capacité d'une bactérie à maîtriser son environnement immédiat cellules ou tissus de l'hôte, ou encore sur les facteurs de virulence responsables de la pathogénicité du micro-organisme. Dans ce cas, les molécules n'ont pas ou peu d'impact sur la croissance bactérienne. Il va falloir, par exemple, démontrer que l'on protège l'animal, ou que l'on diminue la durée de l'infection. Mais il n'existe pas encore de méthodes d'évaluation d'activité référencées permettant de juger directement ou indirectement de l'activité d'une molécule sur un facteur de virulence. Il nous faut mettre au point des tests sur animaux, des modèles cellulaires par exemple inhibition de la capacité d'adhérence de la bactérie à des cellules épithéliales, des modèles d'étude d'activité curative molécule seule ou associée à un antibiotique classique ou prophylactique.

Il n'est pas exagéré d'écrire que la recherche pharmaceutique dans le domaine des antibactériens entre dans une nouvelle époque. Les connaissances en microbiologie fondamentale, médicale et moléculaire, s'accumulent rapidement. Les outils de recherche de nouvelles molécules actives sur les bactéries sont de plus en plus performants. Les pro- chaines années verront sans aucun doute apparaître de véritables innovations thérapeutiques et prophylactiques. Elles devraient répondre, au moins en partie, au problème de la multirésistance aux familles d'antibiotiques disponibles. Rappelons toutefois qu'il faut une dizaine d'années pour développer un nouveau médicament, et qu'une bactérie, grâce à son remarquable pouvoir d'adaptation, est toujours capable de contourner une difficulté majeure mettant en cause sa pérennité.

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