VERS DES VIRUS ARTIFICIELS

Le potentiel thérapeutique des oligonucléotides et des gènes a été amplement démontré sur des systèmes modèles. Malheureusement, les développements cliniques se heurtent encore à des problèmes de biodisponibilité, de réactions immunitaires à l'encontre des vecteurs viraux ou de trafic intracellulaire pour les vecteurs artificiels. Cette dernière classe de vecteurs est attractive, car elle ne se limite ni aux molécules ni aux solutions trouvées par l'Evolution pour ‘transfecter' des cellules. Il est donc envisageable de contourner le système immunitaire. De plus, les avancées récentes dans la compréhension du mécanisme de transfert de gènes fournissent aux chimistes de nouveaux éléments de réflexion pour le développement de vecteurs modulaires, capables de franchir les multiples barrières extra- et intracellulaires. Ainsi la condensation de l'ADN par un vecteur polycationique classique conduit à des particules polymorphes de 50 à 500 nm, contenant chacune des centaines de copies du gène. La diffusion de ces particules dans un tissu est freinée par leur taille. Nous avons montré qu'il est possible de former des particules de 25 nm ne contenant qu'une molécule d'ADN, à condition de procéder en deux étapes: le gène est d'abord condensé de manière réversible à l'aide d'un détergent cationique soluble, l'entropie dirigeant spontanément le système vers le plus grand nombre de particules (donc la plus petite taille). Après équilibration, le détergent est dimérisé en lipide insoluble, réaction qui est favorisée par la matrice d'acide nucléique. Pour l'étape suivante, c'est-à-dire l'entrée dans la cellule, nous avons choisi comme cible les hépatocytes ou encore les cellules vasculaires des tumeurs. Ces deux types cellulaires sont physiquement accessibles par la voie systémique. Des résultats préliminaires in vitro montrent que des complexes neutres ADNn- / polymèren+ sur lesquels sont greffés des résidus galactose ou des peptides RGD sont capables de transfecter ces cellules par endocytose médiée respectivement par le récepteur des asialoglycoprotéines ou par les intégrines avb3,5. Après pénétration des complexes d'ADN dans la cellule, leur sortie des endosomes peut être favorisée par l'effet "éponge à protons". En effet, des vecteurs cationiques comme la polyéthylenimine (PEI), qui possède un grand pouvoir tampon dans le domaine de pH 7-5, sont capables d'induire le gonflement osmotique puis la rupture des endosomes. Mais le principal obstacle au transfert de gènes reste la membrane nucléaire. Il est possible de la franchir en détournant la machinerie d'import de protéines endogènes. En effet, la conjugaison chimique d'un peptide de localisation nucléaire (NLS) à l'une des extrémités du gène augmente son expression jusqu'à mille fois. Notre hypothèse est que l'ADN-NLS, présent initialement dans le cytoplasme, est enfilé à travers un pore nucléaire par les importines. Puis le reste de la molécule filiforme est tiré dans le noyau au fur et à mesure que l'ADN est condensé en chromatine. La chimie génétique permet donc de développer des systèmes supramoléculaires capables de franchir séparément les principales barrières extra et intracellulaires. Certaines de ces solutions, comme l'endocytose des particules après fixation aux intégrines, ou encore l'utilisation de la machinerie d'import nucléaire, sont calquées sur les virus. D'autres, comme l'encapsidation d'un génôme en dimérisant un détergent, ou la rupture d'endosomes par des éponges à protons, n'ont pas leur équivalent naturel. Reste à fondre ces solutions ponctuelles dans une particule unique, un virus artificiel : ceci est une autre histoire !

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Paris, 18 septembre 2012

Un éclairage neurologique sur l'origine de l'obésité
Si certains neurones dans notre cerveau contrôlent la prise alimentaire, ils coordonnent également l'activité des organes comme le foie, le pancréas ou les muscles afin d'optimiser l'utilisation des nutriments (lipides, sucres). Des chercheurs du laboratoire Biologie fonctionnelle adaptative (CNRS/Université Paris Diderot) viennent de mettre en évidence cette nouvelle fonction essentielle, chez la souris. Publiés sur le site d'EMBO Journal le 18 septembre 2012, ces travaux renforcent l'hypothèse selon laquelle le cerveau pourrait être le siège du dérèglement initial conduisant aux pathologies associées à l'obésité comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires ou les dyslipidémies.
L'obésité est désormais considérée comme une « épidémie » mondiale. La grande majorité de la mortalité associée à l'obésité résulte de complications métaboliques secondaires comme le diabète, les dyslipidémies et les maladies cardiovasculaires (syndrome métabolique). Or, une ingestion excessive d'aliments ne peut pas seule expliquer le lien entre l'obésité et les maladies associées. Ce n'est pas uniquement la quantité de ce que l'on mange qui est à prendre en compte mais la façon dont l'organisme est capable de gérer cet apport, en particulier le choix entre utilisation ou stockage des lipides et des sucres.

Une équipe du laboratoire Biologie fonctionnelle adaptative (CNRS/Université Paris Diderot)1 vient d'identifier le rôle d'un groupe de neurones dans le cerveau (situés dans l'hypothalamus et produisant le neuropeptide AgRP ) qui contrôle le destin des nutriments au niveau des organes comme le pancréas, le foie ou les muscles. Les chercheurs ont montré que des souris déficientes en neurones AgRP et nourries avec un régime normal, deviennent obèses. Par contre, lorsqu'on les nourrit avec un régime riche en gras (hyperlipidique), les animaux améliorent leur métabolisme au glucose. Ces expériences révèlent donc que les neurones AgRP, déjà connus pour contrôler la prise alimentaire, agissent également sur le partitionnement des aliments, notamment via leur action de « chef d'orchestre » auprès du pancréas, du foie et des différents types de muscles. La perte des neurones AgRP change la consigne au niveau central qui définit l'équilibre entre l'utilisation des sucres ou des lipides rendant alors l'animal mieux adapté à un régime gras.

Un déséquilibre dans la capacité du cerveau à coordonner ces tissus pourrait expliquer l'apparition simultanée de dysfonctionnements métaboliques au niveau de plusieurs organes, comme c'est le cas dans la mise en place du syndrome métabolique, à savoir l'ensemble des pathologies associées à l'obésité. Ainsi, la compréhension de l'ensemble de ces processus pourrait apporter des pistes thérapeutiques pour le traitement de ces maladies métaboliques.

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Paris, 22 mars 2011

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

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

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

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

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Il y a 6000 ans, le miel était utilisé par les Sumériens pour traiter les infections. Le Papyrus de Berlin, rédigé en Égypte au XIVe siècle av.?J.-C., décrit 48 cas de plaies diverses traitées avec du miel. Les Grecs, en la personne d’Hippocrate (460?av. J.-C., ), citent le miel comme médicament. Actuellement les propriétés du miel sont de plus en plus reconnues et nombreuses sont les publications scientifiques qui attestent des intérêts du miel pour la cicatrisation des plaies, des brûlures et autres lésions cutanées.

Plusieurs méta-analyses, menées par des équipes très pointues quant aux propriétés du miel, ont évalué l’efficacité d’un traitement au miel sur des brûlures ou des lésions cancéreuses s’accompagnant le plus souvent de nécrose. Il en ressort que le miel est bénéfique sur les lésions stomatologiques, les plaies post-chirurgicales, les mucosites (inflammation des muqueuses apparaissant suite à certaines chimiothérapies) et est plus efficace pour la prise en charge de brûlures que les traditionnels pansements gras.

Le miel est composé à 75 à 80?% de sucre (fructose, glucose, saccharose…), de 17?% d’eau, de 1?% de protides, de vitamines, minéraux et oligo-éléments, d’enzymes (a et b-amylases, gluco-oxydase, catalase…) et d’un grand nombre de phyto-micro-constituants (polyphénols, molécules aromatiques). La composition spécifique de ces derniers est en partie dépendante de l’origine florale du miel. La composition du miel lui confère des propriétés très particulières, notamment une forte osmolarité et un pH relativement acide (compris entre 3.5 et 5.5).

Pouvoir antibactérien

La propriété cicatrisante du miel peut être séparée en deux types d’activité?: d’une part, une activité antimicrobienne et, d’autre part, une activité stimulatrice des tissus épidermiques. De nombreuses études in vitro ont démontré l’action antimicrobienne du miel. La présence de peroxyde d’hydrogène (un puissant bactéricide) produit par la gluco-oxydase, la présence de nombreux flavonoïdes, l’acidité et l’osmolarité sont des éléments importants qui contribuent à l’effet antimicrobien. Le miel inhibe donc la croissance de nombreux germes pathogènes dont Pseudomonas pycyanea, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Bacillus subtilis, Streptococcus faecalis, Streptococcus pyogenes, des Enterobacter, des coliformes et des Klebsiella. D’autres études ont également montré que le miel de manuka exerçait une activité antibactérienne sur différentes souches gram+ résistantes aux antibiotiques (Staphylococcus methillinorésistant ou Enterococcus vancomycinorésistant).

Cicatrisation

Lors du processus de cicatrisation, lorsque le miel est déposé sur la plaie, les différents éléments bactéricides vont empêcher le développement des bactéries, et la forte osmolarité du miel va générer un flux de lymphe vers l’extérieur, entraînant avec lui bactéries et autres débris cellulaires.

Le miel contribue à garder une atmosphère humide au niveau de la plaie qui facilite la régénération de l’épithélium à la surface de la plaie plutôt que sous la croûte comme c’est le cas pour les plaies sèches. Son côté visqueux et humide permet également de changer régulièrement les pansements au miel (en fonction de la taille de la plaie et de son exsudation) sans arracher le nouveau tissu en pleine reconstruction, et sans douleur pour le patient. Des expériences in vitro ont montré que le pH, la teneur en peroxyde d’hydrogène et la vitamine C, créent un environnement favorable à la stimulation des fibroblastes (migration, prolifération et organisation du collagène) et à une néovascularisation dans le tissu cicatriciel.

Les vertus cicatrisantes du miel sont de nos jours bien connues et décryptées. De nombreuses équipes médicales à travers le monde utilisent maintenant cette technique de pansements pour favoriser les processus de cicatrisation. À ce titre, citons l’immense travail du professeur Descottes et de toute son équipe au CHU de Limoges qui travaillent maintenant depuis plus de vingt-cinq ans à établir des protocoles de soins très rigoureux et très efficaces. Au cours de toutes ces années, cette équipe a utilisé le miel pour soigner plus de 3?000 patients avec un taux de réussite de 98?%?! Cette technique se révèle ainsi très avantageuse, non seulement par son efficacité pour augmenter la vitesse de cicatrisation, mais aussi par son faible coût économique.

Nicolas Cardinault

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