Ebola, Covid-19, variole du singe... les maladies infectieuses font régulièrement la une de notre actualité et impactent nos sociétés. Quelles sont les causes des maladies infectieuses ? Peut-on les anticiper et les prévenir ? Comment les guérit-on ? Explications.
QU’EST-CE QU’UNE MALADIE INFECTIEUSE ?
Les maladies infectieuses regroupent les maladies provoquées par la pénétration dans l'organisme d'un agent infectieux : bactérie, virus, parasite, prion pathogène ou champignon. Lorsqu'elles sont contagieuses, ces maladies peuvent se transmettre, directement ou indirectement d'une personne à l'autre, selon des modes de transmission variables. Certaines sont bénignes, comme le rhume ou l'angine. D'autres sont beaucoup plus graves et peuvent déclencher des catastrophes sanitaires à l'échelle planétaire, avec des épidémies ou des pandémies comme le SIDA, la tuberculose ou plus récemment la Covid-19.
BACTÉRIES, VIRUS, PARASITES, ... TOUR D’HORIZON DES PRINCIPAUX AGENTS PATHOGÈNES
* Les bactéries
Les bactéries sont des organismes microscopiques, de quelques millièmes de millimètres (environ 50 fois plus fines qu’un cheveu), composées d’une seule cellule dépourvue de noyau. Exemples de maladies dues à des bactéries pathogènes : coqueluche, tuberculose, légionellose, salmonellose, shigellose, diphtérie, botulisme, chlamydiose, infections à staphylocoques, infections à streptocoques, peste, choléra…
* Les virus
Les virus sont beaucoup plus petits que les bactéries. On distingue les virus à ADN ou à ARN, selon la nature de leur génome. Les virus sont spécifiques d’un hôte, c’est-à-dire qu’ils sont spécialisés dans l’infection de cellules d’une ou de quelques espèces seulement. Le franchissement de barrière d’espèce (passage de l’animal à l’humain) reste très rare.
* Les parasites
Les parasites sont des êtres vivants (animal ou champignon) qui vivent aux dépens d’un autre être vivant pour y prélever leur nourriture. Ils peuvent être microscopiques (parasite responsable du paludisme) ou beaucoup plus grands (vers, tiques). Certains parasites vivent en harmonie avec leur hôte. D’autres peuvent provoquer des maladies : on parle alors de parasitose.
* Les champignons responsables de maladies
Les champignons sont des micro-organismes d’origine végétale qui peuvent être à l’origine de différents types de « mycoses », en se multipliant sur la peau, les muqueuses ou les phanères (ongles, cheveux).
* Les prions
Les prions sont en réalité des protéines naturellement présentes dans l’organisme. Leur pouvoir pathogène est lié à un changement de structure tridimensionnelle. Les prions sont responsables de maladies cérébrales dégénératives (maladie de Creutzfeldt-Jakob, maladie de la vache folle, tremblante du mouton et de la chèvre), rares et mortelles : il n’existe actuellement aucun traitement.
Comprendre la capacité du poisson-zèbre à reconstituer sa nageoire ouvre des pistes pour les progrès de la médecine régénérative
Comprendre la capacité du poisson-zèbre à reconstituer sa nageoire ouvre des pistes pour les progrès de la médecine régénérative
23 NOV 2021 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE) | BASES MOLÉCULAIRES ET STRUCTURALES DU VIVANT | BIOLOGIE CELLULAIRE, DÉVELOPPEMENT ET ÉVOLUTION
Dans le règne animal, plusieurs espèces partagent l’extraordinaire capacité de régénérer leurs membres ou leurs appendices suite à une amputation. Parmi elles, le poisson-zèbre est particulièrement étudié dans les laboratoires de recherche, en raison de sa capacité à régénérer sa nageoire caudale. Ce phénomène est rendu possible par la formation d’un blastème, une structure transitoire composée de cellules indifférenciées, qui amorce et contrôle la régénération du tissu. Mieux comprendre les cellules qui composent le blastème et décrypter leurs interactions, c’est ouvrir la voie à une meilleure compréhension des processus de régénération, avec l’ambition de développer des applications cliniques dans le domaine de la médecine régénérative. Dans une étude publiée dans Nature Communications, des scientifiques de l’Inserm et de l’Université de Montpellier ont fait un pas en avant vers cet objectif, en identifiant au sein du blastème, la population cellulaire qui orchestre le processus de régénération chez le poisson-zèbre.
Le poisson-zèbre, aussi appelé Danio rerio, est une espèce tropicale couramment utilisée dans les laboratoires de recherche en tant qu’organisme modèle, depuis la fin des années 1990. Il présente en effet de nombreux intérêts pour les scientifiques, tels que la transparence de l’embryon et son développement externe, plus facile à observer que celui des mammifères. Par ailleurs, 70% des gènes présents chez l’Homme trouvent un homologue chez le poisson-zèbre. Cette conservation génétique avec les autres vertébrés fait du Danio rerio, un modèle de choix pour décrypter plusieurs processus biologiques majeurs et leur conservation au fil de l’évolution.
De manière surprenante, le poisson-zèbre est aussi capable de régénérer sa nageoire caudale lorsque celle-ci a été amputée, grâce à la formation transitoire d’une masse de cellules appelée « blastème ».
Au stade larvaire, cette structure assure la régénération de l’appendice sectionné en seulement trois jours : de quoi susciter l’intérêt de la communauté scientifique, car la compréhension des mécanismes qui sont associés à ce processus pourrait ouvrir la voie à des applications multiples dans le domaine de la médecine régénérative.
Cependant, seules quelques cellules du blastème avaient été décrites jusqu’ici et les mécanismes biologiques sous-jacents demeuraient mal documentés. Dans leurs précédents travaux, Farida Djouad, directrice de recherche à l’Inserm, et son équipe avaient mis en évidence le rôle inédit des macrophages, cellules du système immunitaire, lors de la formation du blastème des poissons-zèbres. L’équipe avait ainsi prouvé que les macrophages orchestrent les processus inflammatoires nécessaires à la prolifération des cellules du blastème et à la régénération de la nageoire caudale.
Identifier la cellule chef d’orchestre de la régénération
Dans leur nouvelle étude, ces chercheurs ont été plus loin dans l’exploration du blastème et ont révélé l’implication majeure d’une nouvelle population cellulaire, les cellules dérivées de la crête neurale[1]. Ces cellules sont présentes chez tous les vertébrés, y compris chez l’espèce humaine, et jouent notamment un rôle clé dans le développement de l’embryon.
Les scientifiques ont déployé plusieurs approches méthodologiques pour observer et suivre le devenir des cellules du blastème. En combinant notamment l’imagerie confocale en temps réel et la technologie de séquençage de cellule unique (single cell RNA-seq)[2] sur des larves de poisson-zèbre, l’équipe de Montpellier est parvenue à démontrer que les cellules dérivées de la crête neurale orchestrent le processus de régénération de la nageoire, en dialoguant avec les macrophages et avec les autres cellules du blastème afin de contrôler et de réguler leur réponse. Ce dialogue se fait notamment via un facteur clé appelé NRG1 (Neuregulin 1).
L’ensemble de ces données permet d’aller plus loin dans la compréhension des processus de régénération et de leur activation chez le poisson-zèbre. En s’appuyant sur ces résultats, l’objectif suivant sera de comprendre pourquoi les mammifères, qui pourtant possèdent aussi des macrophages et des cellules dérivées de la crête neurale, ne parviennent pas à régénérer leurs appendices comme le poisson-zèbre.
« Nous continuons ces travaux sur d’autres modèles de vertébrés, notamment la souris, afin de mieux comprendre à quel moment du développement embryonnaire les mammifères perdent cette capacité de régénération, et pour quelle raison, tout en focalisant notre intérêt sur le rôle des cellules dérivées de la crête neurale », explique Farida Djouad.
« Les travaux menés sur plusieurs modèles animaux capables de régénération ont pour but d’identifier « LA » cellule chef d’orchestre, commune à tous les processus de régénération. Une meilleure compréhension de son rôle, et surtout des facteurs qu’elle sécrète pourrait ouvrir la voie à de nouvelles pistes pour promouvoir la régénération de certains tissus dans le traitement de maladies dégénératives comme l’arthrose par exemple ».
[1] La crête neurale des vertébrés est une structure embryonnaire transitoire, impliquée dans le développement, capable de produire nombre de tissus de la face et du crâne, en particulier le squelette cartilagineux et ostéo-membraneux, les méninges, les parois vasculaires du système carotidien externe et interne, le derme… Source : Académie de médecine
[2] Le séquençage de cellule unique s’appuie sur un ensemble de méthodes de biologie moléculaire pour analyser l’information génétique (ADN, ARN, épigénome…) à l’échelle d’une seule cellule.
Les méningites sont associées à une mortalité importante et entraînent fréquemment de lourdes séquelles. Les nouveau-nés sont particulièrement sensibles à ce type d’infection et en développent 30 fois plus fréquemment que la population générale. Le streptocoque du groupe B est la bactérie la plus souvent en cause dans les méningites du nouveau-né alors qu’elle ne provoque qu’exceptionnellement une maladie chez l’adulte. Des chercheurs de l’Institut Pasteur, en collaboration avec l’Inserm, Université de Paris et l’hôpital Necker-Enfants malades AP-HP ont cherché à expliquer la susceptibilité néonatale au développement des méningites à streptocoque B. Ils montrent, chez le modèle murin, que l’immaturité du microbiote intestinal ainsi que celles des barrières épithéliales telles que l’intestin et le plexus choroïdes jouent un rôle dans la susceptibilité des nouveau-nés à la méningite bactérienne due au streptocoque du groupe B. Ces résultats ont été publiés dans la revue Cell Reports, le 29 juin 2021.
Les nouveau-nés sont plus susceptibles de développer une méningite bactérienne que les enfants et les adultes. Le streptocoque du groupe B est le pathogène responsable d’une grande partie des méningites néonatales. Dans la plupart des cas, l’infection est précédée par la colonisation de l’intestin par la bactérie. La flore commensale bactérienne intestinale (microbiote) joue un rôle physiologique clé, car elle participe notamment à la digestion, protège des pathogènes intestinaux et contribue à la différentiation des tissus et au développement de l’immunité. Chez le nouveau-né, cette flore est absente, et elle va progressivement s’implanter dans les premières semaines de vie.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Institut Pasteur, en collaboration avec l’Inserm, Université de Paris et l’Assistance Publique – Hôpitaux de Paris démontrent, dans un modèle murin, que l’immaturité du microbiote intestinal du nouveau-né est en partie responsable de la susceptibilité néonatale à la méningite bactérienne due au streptocoque du groupe B. En l’absence de microbiote mature, la bactérie peut en effet coloniser abondamment l’intestin du nouveau-né. De plus, la fonction barrière des vaisseaux sanguins de l’intestin que la bactérie doit traverser pour disséminer jusqu’au cerveau par le sang est moindre et le système immunitaire ne parvient pas à contrôler l’infection.
De manière surprenante, les chercheurs ont également mis en évidence qu’indépendamment du microbiote, les barrières épithéliales que constituent l’intestin et les plexus choroïdes (l’interface entre le sang et le liquide cérébro-spinal qui baigne le cerveau) ne sont pas complètement matures chez le nouveau-né, ce qui favorise l’accès des bactéries au cerveau.
En effet, l’activité d’une voie de signalisation appelée Wnt impliquée dans la croissance et la différentiation des tissus est plus importante chez le nouveau-né, ce qui se traduit par une fonction barrière moindre de l’intestin et des plexus choroïdes à cet âge.
« Nous montrons dans cette étude comment deux facteurs liés au jeune âge, l’immaturité du microbiote et la croissance des tissus épithéliaux intestinaux et choroïdiens, sont impliqués dans la susceptibilité des nouveau-nés à la méningite bactérienne due au streptocoque du groupe B, à toutes les étapes de l’infection depuis la colonisation de l’intestin jusqu’à sa dissémination dans le cerveau » explique Marc Lecuit (PU-PH, Université de Paris, hôpital Necker-Enfants malades), responsable de l’unité Biologie de l’infection à l’Institut Pasteur et dernier auteur de cette étude.
Les résultats de ces travaux illustrent l’importance du microbiote et son rôle dans la protection contre les infections.
Les cellules du foie contrôlent notre horloge biologique
Les cellules du foie contrôlent notre horloge biologique
22 mai 2023 BIOLOGIE
* Des scientifiques ont découvert que le foie influence les rythmes biologiques des autres organes.
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* Le foie pourrait influencer l'horloge biologique centrale de l'organisme, un groupe de cellules cérébrales qui influencent la plupart des aspects physiologiques et comportementaux.
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Les mécanismes hormonaux ou nerveux de ce phénomène restent néanmoins à identifier.
Notre foie contrôle en partie notre horloge biologique centrale selon des scientifiques du CNRS et d’Université Paris Cité. Leur étude, à paraître le 17 mai 2023 dans la revue Science Advances, a en effet montré qu’il était possible de décaler l’horloge biologique de souris en introduisant dans leur foie des cellules hépatiques humaines.
L’horloge biologique, ou circadienne, permet aux organismes de régler leur activité en fonction du cycle journalier. Elle repose sur l’action d’une horloge centrale, représentée par un groupe de cellules cérébrales, le noyau suprachiasmatique, qui synchronise les horloges circadiennes de tous les organes, appelées horloges périphériques. Jusqu’à présent, la synchronisation du cycle circadien chez les mammifères était vue comme un mécanisme à sens unique, sous le contrôle exclusif des noyaux suprachiasmatiques vers les horloges périphériques.
Cependant, des scientifiques du CNRS, d’Université Paris Cité1 et de l’Université de Queensland2 , dans le cadre d’un projet collaboratif Européen3 , viennent de montrer que le foie exerce aussi une influence sur les horloges périphériques. En étudiant une lignée de souris chimériques dont le foie est composé d’hépatocytes humains, ils ont en effet observé que ces animaux habituellement nocturnes présentaient un décalage de deux heures dans leur cycle journalier.
Les souris s’activaient et commençaient à se nourrir deux heures avant la tombée de la nuit : elles étaient devenues en partie diurnes. Pour les chercheurs et chercheuses, ce décalage serait le résultat d’une prise de contrôle de l’horloge centrale de la souris par les cellules de foie humain présentes chez ce modèle animal chimérique. Elles seraient ainsi capables d’affecter les horloges périphériques des différents organes.
Ces résultats suggèrent qu’une modification des rythmes du foie, par exemple lors de pathologies hépatiques telles que la cirrhose, pourrait affecter l’action de synchronisation de l’horloge centrale. Cela pourrait affecter à son tour l’ensemble de la physiologie circadienne, y compris le cycle veille/sommeil, et contribuer notamment à l’apparition de pathologies métaboliques. Cette découverte sous-tend également qu’une restauration des cycles perturbés du foie pourraient avoir des bénéfices sur tout l’organisme. Les mécanismes hormonaux ou nerveux de ce dialogue entre cerveau, foie et horloge circadienne restent néanmoins à identifier.
Bibliographie
Mice with humanized livers reveal the role of hepatocyte clocks in rhythmic behavior. Anne-Sophie Delbès, Mar Quiñones, Cédric Gobet, Julien Castel, Raphaël G. P Denis, Jérémy Berthelet, Benjamin D. Weger, Etienne Challet, Aline Charpagne, Sylviane Metairon, Julie Piccand, Marine Kraus, Bettina H. Rohde, John Bial, Elizabeth M. Wilson, Lise-Lotte Vedin, Mirko E. Minniti, Matteo Pedrelli, Paolo Parini, Frédéric Gachon et Serge Luquet. Science Advances, 17 mai 2023.
