Salle de presse de l'Inserm - Salle de presse de l'Institut national de la santé et de la recherche médicale

Menu
close
Rechercher

Mois : juillet 2012

Un nouveau dispositif pour écrire avec les yeux

Posted on by Priscille Rivière

Un nouveau dispositif permettant de dessiner et d’écrire grâce aux mouvements des yeux vient d’être mis au point par un chercheur CNRS au Centre de recherche de l’institut du cerveau et de la moelle épinière (CNRS/UPMC/Inserm). Comme s’il s’agissait d’un stylo, l’utilisateur peut tracer des lettres, des chiffres, des figures, une signature, et même réaliser des dessins avec son regard grâce à une technique très simple incluant un oculomètre (1) et un écran d’ordinateur. Cette performance se base sur une illusion visuelle qui permet aux yeux de tracer des trajectoires lisses et claires après quelques heures d’entraînement.

Ce système pourrait améliorer les conditions de vie de patients atteints de paralysie des membres. Ces travaux sont publiés le 26 Juillet 2012 dans la revue Current Biology.

©J Lorenceau, CNRS

Les dispositifs actuels d’écriture à l’aide des mouvements oculaires permettent seulement de choisir parmi les lettres ou les mots qui s’affichent sur un écran. Ils ne laissent pas la liberté de tracer ses propres figures. Jusqu’à présent, on pensait que cela était impossible. En effet, si l’œil peut suivre très efficacement un objet qui se déplace, il n’est pas capable de réaliser des mouvements lisses et réguliers devant un arrière-plan statique. Toute tentative en ce sens se traduit par une succession de saccades assez irrégulières.

Pour obtenir de l’œil des trajectoires lisses, Jean Lorenceau, chercheur CNRS au Centre de recherche de l’institut du cerveau et de la moelle épinière (CNRS/UPMC/Inserm) a eu l’idée d’utiliser une illusion visuelle appelée reverse-phi connue depuis les années 70 mais qui n’avait jusqu’à présent aucune application. L’illusion se produit lorsque, sur un écran, s’affichent quelques centaines de disques dont la luminance (2) varie au cours du temps à une fréquence d’environ 10-15 Hertz (Hz). Lorsque son regard se déplace sur ce fond clignotant, le sujet a la nette impression que les disques se déplacent avec le mouvement des yeux.

Puisque l’œil humain est capable de suivre avec précision des objets qui bougent, le déplacement illusoire des disques induit par le mouvement des yeux donne à ceux-ci une sorte d’appui mouvant leur permettant de réaliser des trajectoires régulières et non saccadées. Un oculomètre (1) enregistre les mouvements de l’œil de l’utilisateur et un logiciel très simple permet de les visualiser sur un écran. Deux à quatre sessions d’entraînement d’environ 30 minutes sont nécessaires pour parvenir à maîtriser ses mouvements oculaires de façon à tracer des lettres.

Dans les tests réalisés, les sujets ont d’abord appris à percevoir le mouvement reverse-phi, puis à « s’accrocher » à ce mouvement un peu à la manière d’un surfeur qui « s’accroche » à la vague. Ensuite, les sujets ont progressivement appris à « surfer » sur cette illusion visuelle de mouvement pour piloter à volonté leurs mouvements oculaires. Grâce à ce système, une personne bien entraînée peut écrire avec ses yeux à peu près à la même vitesse qu’avec sa main. Si l’attention nécessaire pour tracer des figures peut devenir fatigante au début, l’entraînement permet de créer des automatismes qui facilitent l’écriture.

©J Lorenceau/CNRS

Ce dispositif pourrait donner aux personnes atteintes de paralysie des membres le moyen de personnaliser leur écriture, tracer leur propre signature, ou plus généralement, s’exprimer et communiquer de façon plus libre et créative.

Le prochain pas dans ces recherches consistera à proposer à des personnes atteintes de sclérose latérale amyotrophique d’utiliser l’invention. Mais Jean Lorenceau pense que d’autres applications sont possibles pour ce système: celui-ci pourrait servir à l’entrainement de pilotes, chirurgiens, sportifs, artistes (3) et autres personnes dont les activités exigent un contrôle oculomoteur précis. Il pourrait aussi permettre de concevoir des systèmes de sécurité basés sur la reconnaissance de mouvements oculaires.

Notes :

(1) Un oculomètre permet d’enregistrer les mouvements oculaires en analysant les images de l’œil humain captées par une caméra pour calculer la direction du regard du sujet.

(2) La luminance est l’intensité d’une source étendue dans une direction donnée, divisée par l’aire apparente de cette source dans cette même direction. Il s’agit d’une grandeur photométrique, c’est-à-dire qui dépend de la sensibilité de l’œil humain.

(3) Une collaboration est notamment en cours avec Michel Paysant, artiste contemporain qui réalise des dessins avec les yeux et dont l’objectif vise à tester les nouvelles possibilités de ce dispositif : http://www.michelpaysant.fr/onlab/

L’anémie des maladies chroniques élucidée

Posted on by newround

Le rôle essentiel d’une molécule, l’activine B, dans l’anémie survenant fréquemment au cours des maladies chroniques, vient d’être mis en évidence par une équipe de l’Inserm à Toulouse. Alors que la prise de fer par voie orale est relativement inefficace dans ce type d’anémie, les chercheurs voient en l’inactivation de cette molécule une cible thérapeutique potentielle. Ces travaux sont publiés dans la revue Blood.

Une anémie dite « anémie des maladies chroniques » survient fréquemment lors d’infections chroniques, qu’elles soient virales, bactériennes, parasitaires ou mycosiques, mais également au cours de maladies auto-immunes (polyarthrite rhumatoïde, lupus ou maladies inflammatoires chroniques intestinales) et de cancers (tumeurs solides, lymphomes ou myélomes).

Elle se caractérise par une baisse du taux de fer circulant dans le sang. Dans ce contexte pathologique, l’anémie accroît l’asthénie et la détérioration de la qualité de vie des patients, et l’apport de fer par voie orale est malheureusement inefficace.

© Fotolia 

Le mécanisme de cette anémie des maladies chroniques s’explique en grande partie par une augmentation de la production d’hepcidine, l’hormone du fer, par les cellules hépatiques. Cette hepcidine produite en excès empêche l’absorption du fer par le tube digestif et séquestre le fer libéré par le recyclage des globules rouges vieillissants dans les macrophages de la rate. Il n’y a alors plus assez de fer disponible pour la synthèse de l’hémoglobine.

Les membres de l’équipe d’Hélène Coppin et de Marie-Paule Roth (1) viennent de découvrir ce qui déclenchait la production exagérée d’hepcidine par le foie dans les maladies inflammatoires. Il s’agit de l’activine B, une petite molécule connue jusque là principalement pour réguler le cycle menstruel. Etonnamment, sa synthèse par le foie augmente massivement en réponse à un stimulus inflammatoire. L’activine B active alors une cascade de signaux, que l’équipe a clairement identifiés, et qui aboutissent à la production d’hepcidine.

Suite à ces travaux, les chercheurs considèrent l’activine B comme une cible spécifique dont l’inactivation permettrait d’enrayer l’anémie des maladies chroniques.

Au cœur de l’infiniment petit

Posted on by Priscille Rivière

Les chercheurs de l’Inserm ont réussi à filmer des molécules biologiques d’à peine 5 nanomètres (1) en mouvement. Cette prouesse technique  encore inenvisageable il y a quelques années a été réalisée par l’équipe de chercheurs dirigée par Simon Scheuring (Unité Inserm 1006 « Structure et assemblage des protéines membranaires dans la membrane native par microscopie à force atomique ») et s’appuie sur une méthode totalement inédite basée sur la microscopie à force atomique. Grâce à cette technique, les chercheurs peuvent maintenant visualiser non seulement des molécules infiniment petites mais surtout leurs interactions avec leur environnement. Les champs d’applications sont nombreux puisque le dysfonctionnement des protéines de la membrane cellulaire est impliqué dans de nombreuses pathologies. Ces travaux sont parus dans la revue Nature Nanotechnology


La membrane plasmique contrôle les échanges de la cellule avec son environnement. Pour fonctionner correctement et permettre le passage d’eau, de sucres, de substances nutritives ou encore l’évacuation des déchets par exemple, des protéines tapissent toute la surface des membranes cellulaires. La fonction de ces protéines membranaires dépend de leur position et des interactions avec les autres molécules présentes dans leur environnement.

Cependant, jusqu’à présent, il n’a pas été possible d’étudier simultanément la structure et la dynamique des membranes biologiques. Du fait de son épaisseur (environ 5 nanomètres), la membrane des cellules n’est pas visible via les techniques classiques de microscopie. L’astuce utilisée depuis longtemps par les chercheurs est d’utiliser des marqueurs fluorescents pour suivre ces molécules quasi invisibles. « Mais, même si l’on peut suivre la molécule d’intérêt, on ne peut pas voir son environnement. Et, la protéine de fluorescence parfois assez « grosse » peut parfois modifier la fonction de la molécule que l’on observe » explique Simon Scheuring.

Grâce à cette nouvelle technique de microscopie à force atomique à haute vitesse, les chercheurs de l’Inserm ont caractérisé le mouvement de protéines membranaires et étudié leur diffusion, leur dynamique et leur organisation. Les chercheurs ont pu acquérir des films qui montrent avec une résolution sans précédent la dynamique de ces protéines dans leur environnement. Et, là où seuls les acteurs figés avaient des chances d’apparaître sur la photo, les protéines mobiles peuvent finalement être visualisées au cours de leur déplacement.

Puis, ils ont réalisé une carte des interactions potentielles et le déplacement pour une protéine membranaire « Si les molécules ont de l’espace autour d’elles, elles se déplacent vite. En revanche, si l’espace qui l’entoure est dense, la probabilité de rencontrer d’autres molécules est plus forte, s’ensuivent alors des interactions. Ces partenariats sont parfois indispensables au fonctionnement correct des protéines » explique Simon Scheuring. C’est ce qui explique qu’avec seulement environ 20 000 gènes (donc environ 20 000 protéines), un grand nombre de fonctions cellulaires peuvent être assurées.

Cette première étape fondamentale pourrait trouver de nombreuses applications médicales dès lors que les chercheurs s’intéresseront à des protéines impliquées dans certaines pathologies. Les protéines membranaires représentent près de 60 % des cibles des médicaments. Aussi, connaître les mécanismes en œuvre dans ces interactions permettra à terme d’interférer avec eux et pouvoir moduler les fonctions biologiques correspondantes pour mieux les étudier ou les contrôler. A ce jour, une étude sur les interactions des aquaporines dans la membrane du cristallin de l’œil par microscopie à force atomique à haute vitesse est en cours d’évaluation scientifique.

VIH : des globules blancs très actifs dans l’hyperactivation du système immunitaire

Posted on by newround

Lors de l’infection par le VIH, un cercle vicieux d’hyperactivation du système immunitaire entrave l’élimination du virus. Des chercheurs de l’Institut Cochin (Inserm, CNRS, Université Paris-Descartes), avec le soutien de l’Anrs, montrent que cette hyperactivation pourrait reposer sur une population particulière de globules blancs. Ceux-ci pourraient devenir une nouvelle cible thérapeutique.

Le VIH a pour cible principale les lymphocytes T CD4. Au niveau de l’intestin, ces lymphocytes en permanence activés par le voisinage des bactéries intestinales deviennent la cible de l’infection par le virus ce qui induit leur destruction. La paroi intestinale, fragilisée, laisse alors passer des produits bactériens comme le lipopolysaccharide (LPS) dans le sang. Ces produits bactériens induisent une hyperactivation du système immunitaire, avec la production de cytokines inflammatoires, qui à leur tour induisent davantage d’activation des lymphocytes T CD4. Cela induit un cercle vicieux difficile à contrôler par les antirétroviraux même quand ils sont efficaces sur la charge virale plasmatique.

© Fotolia

Les chercheurs de l’Institut Cochin ont confirmé que les patients qui avaient du VIH détectable dans leur plasma avaient une plus forte réponse de leurs cellules sanguines au LPS que ceux qui n’avaient plus de virus dans leur plasma grâce à un traitement antirétroviral. Ils ont analysé toutes les populations susceptibles de produire des cytokines inflammatoires en réponse au LPS.

Ils ont trouvé qu’une petite population de globules blancs, des monocytes porteurs de la molécule MDC-8, était plus abondante chez ces patients, et qu’elle était la principale responsable de la production exagérée d’une cytokine inflammatoire, le TNF-a. Les monocytes MDC-8 sont déjà bien connus dans les lésions d’une maladie inflammatoires chronique de l’intestin, la maladie de Crohn, et d’autres maladies inflammatoires chroniques. Les chercheurs suggèrent qu’une destruction spécifique de cette population pourrait être induite par l’injection d’anticorps spécifiques. Cette stratégie permettrait de compléter l’action des antirétroviraux en interrompant d’une manière très ciblée le cercle vicieux d’hyperactivation du système immunitaire.

Ces travaux font l’objet d’un brevet. Ils sont issus d’une étroite collaboration entre une équipe de recherche de l’Institut Cochin, le Centre d’investigation Clinique de Vaccinologie Cochin-Pasteur, l’Unité Inserm 1018 au Kremlin-Bicêtre, l’Institut Pasteur et l’Assistance Publique. Ils ont été financés par l’ANRS, le Sidaction, l’Inserm et la DHOS du Ministère de la Santé.

Une mutation d’un gène en cause dans des formes familiales d’anévrysme de l’aorte

Posted on by Priscille Rivière

Des équipes de l’AP-HP (hôpital Bichat / Centre National de référence Maladies Rares Marfan et apparentés et hôpital Ambroise Paré/Service de Biochimie et de Génétique moléculaire) et de l’Inserm (Unité 698 « hémostase, bio-ingéniérie, immunopathologie et remodelage cardiovasculaire »), en collaboration avec l’équipe de Diana Milewicz au Texas viennent de démontrer l’implication du gène TGFβ2 dans des formes familiales d’anévrysme de l’aorte. Cette découverte ouvre de nouvelles possibilités diagnostiques, et probablement thérapeutiques pour cette pathologie, dont la prise en charge actuelle consiste à surveiller la progression pour proposer à temps la chirurgie de remplacement aortique. Ces travaux ont fait l’objet d’une publication le 8 juillet 2012 dans la revue Nature Genetics.

L’anévrysme de l’aorte thoracique est une maladie silencieuse qui se traduit par la dilatation progressive de l’aorte qui peut finir par se rompre. Cette pathologie, dont on reconnaît de plus en plus l’importance avec le développement des techniques d’imagerie (échographie, IRM, scanner) reste le plus souvent asymptomatique jusqu’au décès du patient par rupture du vaisseau. Il est donc important de la reconnaître à temps. L’âge de survenue des anévrysmes n’étant pas toujours identique, un examen normal ne permet pas d’éliminer définitivement le risque et en cas de forme familiale, il est de règle de répéter les échographies pour vérifier l’absence d’apparition d’une dilatation aortique chez les apparentés. La prise en charge est actuellement limitée au traitement béta-bloquant qui n’a pas démontré son efficacité en dehors du syndrome de Marfan, et à la chirurgie lorsque la dilatation atteint un niveau critique.

En étudiant des familles recrutées au Centre National de référence Maladies Rares Marfan et apparentés, dirigé par le Pr Jondeau (hôpital Bichat, AP-HP) où sont réalisés le diagnostic et la surveillance des patients et de leurs familles, l’équipe du Pr Boileau (Unité Inserm 698, hôpital Ambroise Paré AP-HP) a pu démontrer l’implication d’un gène particulier dans le développement de ces anévrysmes. En effet, une mutation « stop » du gène permettant la synthèse de la molécule TGFβ2 normalement libérée par les cellules musculaires lisses de la paroi aortique, a été identifiée comme étant l’anomalie biologique initiale responsable d’anévrysme dans 4 familles (3 françaises et une grande famille américaine étudiée par l’équipe du Dr. Milewicz, université du Texas, Houston).

Ces travaux ouvrent de nouvelles possibilités diagnostiques et probablement thérapeutiques de la pathologie. « Ces résultats permettront de développer des outils de diagnostic d’anévrysme ou de risque de développement d’un anévrysme chez les différents membres d’une famille donnée. Ils sont également utiles pour établir le pronostic des patients, la chirurgie semblant ici nécessaire tardivement comparée à d’autres formes (Syndrome de Marfan par exemple) » explique le Pr Jondeau. « Enfin, ils permettront d’ouvrir des perspectives thérapeutiques intéressantes, par exemple en renforçant le signal de la molécule TGFβ2.» Pour le Professeur Catherine Boileau, cette découverte devrait permettre de pouvoir dès maintenant proposer un diagnostic moléculaire chez les apparentés à risque dans les familles.

Ces travaux ont fait l’objet d’une protection par le dépôt d’une demande de brevet.

L’effet « coupe-faim » des protéines élucidé

Posted on by newround

Fréquemment recommandées dans les régimes amaigrissants, les protéines alimentaires ont fait la preuve de leur efficacité grâce à leurs effets « coupe-faim ». L’équipe de Gilles Mithieux, directeur de l’Unité Inserm 855 « Nutrition et cerveau » à Lyon, est parvenue à expliquer les mécanismes biologiques responsables de cette propriété. Les chercheurs décrivent en détail les réactions en chaine provoquées par la digestion des protéines qui permettent de délivrer au cerveau un message de satiété, bien après le repas. Ces résultats, publiés le 05 juillet dans la revue Cell, permettent d’envisager une meilleure prise en charge des patients obèses ou en surpoids.

L’équipe de chercheurs Inserm, CNRS et Université Claude Bernard Lyon 1 est parvenue à élucider la sensation de satiété ressentie plusieurs heures après un repas riche en protéines. Elle s’explique par des échanges entre le système digestif et le cerveau, initiés par les protéines alimentaires que l’on trouve majoritairement dans la viande, le poisson, les œufs ou encore certains produits céréaliers.

Lors de travaux précédents, les chercheurs ont prouvé que l’ingestion de protéines alimentaires déclenche une synthèse de glucose au niveau de l’intestin, après les périodes d’assimilation des repas (une fonction appelée néoglucogenèse). Le glucose qui est libéré dans la circulation sanguine (veine porte) est détecté par le système nerveux, qui envoie un signal « coupe-faim » au cerveau. Plus connue au niveau du foie et des reins pour alimenter les autres organes en sucre, c’est au niveau de l’intestin que la néoglucogenèse délivre un message « coupe-faim » à distance des repas, caractéristique des effets dits « de satiété ».

Dans ce nouveau travail, ils sont parvenus à décrire précisément comment la digestion des protéines provoque une double boucle de réactions en chaîne impliquant le système nerveux périphérique ventral (passant par le nerf vague) et dorsal (passant par la moelle épinière).

L’exploration dans le détail du mécanisme biologique a permis d’identifier des récepteurs spécifiques (les récepteurs µ-opioïdes ) présents dans le système nerveux de la veine porte, à la sortie de l’intestin. Ces récepteurs sont inhibés par la présence des oligopeptides, produits de la digestion des protéines.

Dans un premier temps, les oligopeptides agissent sur les récepteurs µ-opioïdes qui envoient un message par la voie du nerf vague et par la voie spinale vers les zones du cerveau spécialisées dans la réception de ces messages.

Dans un second temps, le cerveau envoie un message-retour qui déclenche la néoglucogenèse par l’intestin. Cette dernière initie alors l’envoi du message « coupe-faim » dans les zones du cerveau contrôlant la prise alimentaire, comme l’hypothalamus.

L’identification de ces récepteurs et de leur rôle dans la néoglucogenèse intestinale permet d’envisager de nouvelles pistes thérapeutiques dans le traitement de l’obésité. L’enjeu est de déterminer la façon d’agir sur ces récepteurs µ-opioïdes pour réguler durablement la sensation de satiété. Selon Gilles Mithieux, principal auteur de ce travail : « Sollicités trop fortement, ces récepteurs peuvent devenir insensibles. Il faudrait donc trouver le meilleur moyen de les inhiber « modérément », afin de garder leur effet bénéfique à long terme sur le contrôle de la prise alimentaire ».

Rechercher
fermer