Pendant 5 semaines, 5 équipes de recherche internationales vont conduire une expédition scientifique au Népal, au cœur de l’Himalaya, proche du sommet du Manaslu (8156 m). La partie française de l’expédition, coordonnée par un chercheur de l’Inserm (Unité 1042 « Hypoxie et physiopathologies cardiovasculaire et respiratoire » Inserm/Université Joseph Fourier), va y mener un projet original sur l’impact cérébral et cardiaque de l’altitude et sur les altérations du sommeil qu’elle induit. Les chercheurs français étudieront également l’intérêt d’un masque spécifique d’amélioration de l’oxygénation pour combattre les symptômes du mal aigu des montagnes. Pour cela, 50 volontaires les accompagneront dans ce trek à plus de 5000 mètres d’altitude. Les internautes pourront suivre cette expédition en temps réel sur les réseaux sociaux grâce au hashtag #scienceausommet

Echocardiographie réalisée au sommet du Mont Blanc lors d’une précédente expédition © Samuel Verges

Le développement des loisirs, la multiplication des séjours en moyenne et haute altitude pour des personnes parfois peu expérimentées pose la question de l’intolérance à l’altitude. Ces difficultés d’adaptations résultent de mécanismes physiopathologiques associés à la diminution de la disponibilité en oxygène au fur et à mesure que l’on s’élève en altitude.

Ces pathologies, invalidantes au point d’imposer l’interruption du séjour en altitude, parfois graves voire fatales sont le mal aigu des montagnes (associations de symptômes tels le mal de tête, fatigue, nausées, etc…), l’œdème pulmonaire de haute altitude (généralement associé à une toux, un essoufflement et lié à une accumulation de liquide dans les poumons pouvant s’avérer grave) et l’œdème cérébral de haute altitude (fuites de liquide dans le cerveau constituant un phénomène particulièrement grave, avec des troubles importants du comportement). Les formes aiguës surviennent chez des personnes peu acclimatées à l’altitude, rapidement après l’exposition (6 h à 4 jours). Les formes foudroyantes surviennent même après acclimatation, à des altitudes supérieures à 5000 mètres. De manière générale, une personne sur deux est touchée par le mal aigu des montagnes au-delà de 4000 mètres, trois sur quatre au-dessus de 5000 mètres.

Ces conditions peuvent, dans une certaine mesure, être évitées par le respect de règles simples de prévention. Mais, il semble aussi que certaines personnes soient plus susceptibles que d’autres de développer ces symptômes en altitude. Les facteurs prédictifs de la tolérance à l’altitude, les mécanismes sous-jacents aux difficultés d’adaptation, leur prise en charge et les stratégies optimales d’acclimatation restent particulièrement méconnus.

Ce sont les thèmes qui seront étudiés par l’équipe de recherche française, sous la coordination de Samuel Vergès, chargé de recherche Inserm au sein de l’Unité 1042 « Hypoxie et physiopathologies cardiovasculaire et respiratoire ». L’équipe est composée de 6 scientifiques et médecins expérimentés ayant tous une expérience de la haute montagne et d’expéditions scientifiques de ce type.

Un premier projet de recherche sur le cœur et le cerveau

Autour de 3 grands axes, ce projet vise, en faisant appel à des techniques innovantes et transportables (utilisables en haute altitude) à préciser les effets d’un séjour en haute altitude sur le cerveau et le cœur et d’évaluer l’effet d’un masque de ventilation par pression expiratoire positive sur ces réponses cérébrales et cardiaques.

• Manque d’oxygène et cerveau

Des études in vitro et in vivo montrent que le manque d’oxygène altère la fonction neuronale et diminuerait les performances cognitives humaines. Une série d’études en laboratoire et en haute altitude (Observatoire VALLOT, massif du Mont-Blanc) ont mis en évidence des perturbations cérébrales significatives induites par l’hypoxie, à la fois dans les premières heures d’exposition et après plusieurs jours. L’anatomie du cerveau, la perfusion et l’oxygénation cérébrales ainsi que la fonction des neurones moteurs en particulier sont altérées par l’hypoxie, ce qui conduit à reconsidérer les mécanismes d’adaptation à l’altitude en incluant le versant cérébral comme un facteur jouant probablement un rôle majeur.

• Altitude et fonctionnement du cœur

L’exposition à l’altitude est associée à des modifications majeures au niveau cardiaque. Des études antérieures ont démontré que l’hypoxie aigüe entraîne une altération des propriétés de relaxation du myocarde. Une diminution des propriétés contractiles des cardiomyocytes pourrait être responsable de ce phénomène sans que des preuves objectives n’aient été encore obtenues. De nombreuses études ont également montré que l’exposition à l’altitude engendre des altérations au niveau du ventricule droit qui pourrait être impliqué de manière importante dans le relâchement du ventricule gauche, sans que les phénomènes mécaniques en cause ne soient totalement établis.

Depuis peu, à partir d’une nouvelle technologie d’échographie par poursuite des signatures acoustiques (Speckle Tracking Imaging), la mesure des vitesses et des déformations myocardiques peut être réalisée de manière globale, permettant une investigation de la contractilité et des capacités de relaxation myocardiques, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives de compréhension des effets de l’hypoxie d’altitude sur le cœur.

• Développement d’un masque minimisant les effets délétères de l’altitude

L’ajout d’une pression expiratoire positive, dite PEP, au niveau de la bouche d’un personne en condition d’altitude permet une augmentation artificielle des pressions intra-pulmonaires et a été suggéré par certaines équipes de recherche comme méthode susceptible de prévenir ou de minimiser les effets délétères de l’altitude. Les chercheurs du laboratoire Hypoxie-Physiopathologie (HP2) de Grenoble ont récemment démontré l’intérêt de cette méthode pour augmenter l’oxygénation sanguine et musculaire[1].

Leurs résultats suggèrent qu’un équipement de type masque portatif induisant une augmentation de la pression expiratoire pourrait constituer une méthode non-pharmacologique originale et efficace pour améliorer l’acclimatation à l’altitude et les symptômes associés au mal aigu des montagnes. Une étude de grande ampleur et de terrain en haute montagne est nécessaire pour déterminer si la PEP est susceptible de devenir une méthode à diffuser largement. La commercialisation d’un système de masque PEP pourra être envisagée, avec l’avantage d’être une méthode portable, peu encombrante, non-médicamenteuse et utilisable par le plus grand nombre.

Un second projet sur l’altération du sommeil en altitude

L’altitude est connue pour profondément perturber le sommeil et provoquer des apnées du sommeil, dites d’origine centrale. Dès 2500 mètres d’altitude, on observe une diminution moyenne ainsi que des oscillations cycliques de l’oxygénation du sang. Le développement de ces troubles s’accompagne également d’une diminution de l’efficacité du sommeil, d’une augmentation du temps d’endormissement, d’une diminution de la durée des phases de sommeil profond ainsi que d’une augmentation importante des éveils intrasommeil. La quantification de ces troubles a longtemps été limitée à l’analyse des oscillations de la saturation artérielle en O₂.

Une question n’a cependant à l’heure actuelle pas encore trouvé de réponse claire : les apnées centrales sont-elles un marqueur d’une mauvaise ou d’une bonne adaptation de l’organisme à l’altitude ? Cette question est importante car de grandes différences existent d’un sujet à l’autre en termes d’intensité des perturbations du sommeil induites par une exposition à l’altitude. Il a été récemment montré dans le laboratoire dirigé par Samuel Vergès, que des individus qui présentent des symptômes sévères d’intolérance à la haute altitude ont (au cours d’une nuit en altitude simulée en laboratoire) moins d’apnée du sommeil que des individus comparables mais qui eux tolèrent bien la haute altitude. Il reste cependant à l’établir sur le terrain en haute altitude.

L’étude de cette question devrait améliorer la compréhension des mécanismes d’adaptation à l’altitude et influencer les conseils et évaluations proposés aux personnes se rendant en altitude.

L’étude portée par le groupe français au sein de l’expédition scientifique a donc pour objectif :

– D’évaluer les effets du masque à résistance expiratoire (ventilation avec PEP) sur l’oxygénation artérielle et tissulaire, sur les fuites extravasculaires pulmonaires ainsi que sur les symptômes de mal des montagnes lors d’un séjour en haute altitude pour un grand échantillon de volontaires.

– D’étudier sur la base de nouvelles technologies (spectroscopie proche infrarouge, échographie par Speckle Tracking) les altérations cérébrales et cardiaques induites par le manque d’oxygène (hypoxie) de haute altitude et évaluer leur réversibilité grâce au port du masque.

– De comparer les modifications du sommeil induites par l’altitude chez des trekkeurs s’adaptant bien à l’altitude comparé à ceux présentant des symptômes de mal aigu des montagnes.

L’étude par les chercheurs des effets du manque d’oxygène sur des organismes sains en haute altitude doit permettre de mieux comprendre les conséquences du manque d’oxygène chez certains patients en plaine, par exemple atteints de pathologies respiratoires. La haute altitude est ainsi un véritable laboratoire à ciel ouvert constituant un modèle original d’étude des capacités et des limites d’adaptation de l’organisme humain.

Une première phase d’étude en plaine

Tous les participants au trek et à l’ascension du Manaslu se sont prêtés, du 16 au 23 février dernier, à une batterie d’évaluations scientifiques et médicales au niveau de la mer au Pays de Galles (Bangor University). L’ensemble des mesures qui seront effectuées en haute altitude ont été réalisées au niveau de la mer, permettant d’obtenir ainsi les valeurs de référence pour chaque sujet auxquelles seront comparées les mesures de haute altitude.

Mesures en plaine © Samuel Verges

La phase de test en plaine a été l’occasion d’aborder les questions techniques et logistiques à résoudre pour que les tests puissent être répétés dans les meilleures conditions possibles en haute altitude lorsque que la pression atmosphérique sera réduite (ce qui impacte fortement le matériel), que le froid sera présent (jusqu’à -20°C) et que les organismes tant des chercheurs que des sujets volontaires seront durement touchés par l’altitude.

Un laboratoire scientifique installé à 5000 mètres

5 groupes de 10 personnes partiront de Katmandou avec 1 jour d’intervalle chacun pour étaler les mesures. 10 jours sont nécessaires pour arriver à destination. Les 5 équipes de recherche internationales installeront alors leur laboratoire et toute la logistique nécessaire (tentes, production d’énergie solaire et par éolienne, etc…) légèrement au-dessus du camp de base du Manaslu à un peu plus de 5000 mètres d’altitude. L’essentiel des mesures de haute altitude seront réalisées sur l’ensemble des participants au trek qui arriveront jour après jour. D’autres mesures seront réalisées au cours du trek et lors de l’ascension du Larkya Peak (6249 m). L’ensemble de l’expédition durera 5 semaines entre le 21 mars et le 26 avril.

Comme en plaine, les évaluations consisteront à mesurer le liquide extravasculaire pulmonaire par échographie pleuropulmonaire, la perfusion cérébrale par Doppler transcranien, l’oxygénation cérébrale par spectroscopie proche infrarouge et la fonction cardiaque par échographie en Speckle Tracking avant et pendant une ventilation sous pression expiratoire positive. Les symptômes seront évalués par questionnaire. Enfin, le sommeil sera évalué au cours des nuits passées sous tente au camp de base du Manaslu par la pose de différents capteurs permettant d’identifier la qualité du sommeil, la survenue d’apnée du sommeil associée à une chute de l’oxygénation du sang telles que fréquemment observées en haute altitude. Ces mesures sont identiques aux tests dits de polygraphie réalisés au sein des laboratoires du sommeil des hôpitaux afin de diagnostiquer chez les patients un syndrome d’apnée du sommeil.

Après 4 jours d’acclimatation à 5000 mètres, cette batterie de test sera reconduite afin de voir les adaptations du corps humain à cette altitude élevée. L’ensemble des participants restera 10 jours au camp de base puis l’équipe bouclera le tour du Manaslu avec une descente en 3 jours jusqu’à Besisahar.

Les participants à ce trek présentent un profil classique de population prenant part à des treks en haute altitude, âgés de 22 à 65 ans, de condition physique et d’expérience de l’altitude relativement variées. Ils se sont portés volontaires pour réaliser un trek de plusieurs semaines autour du Manaslu et pour, dans ce cadre, se prêter à des expériences scientifiques en particulier pendant 5 jours consécutifs au camp situé au point culminant du tour du Manaslu, où seront installés les laboratoires.

Le dispositif d’accompagnement sur les médias sociaux

Pour faire vivre une expédition scientifique aux internautes comme s’ils y étaient alors même que l’endroit (le sommet du Manaslu) est particulièrement inaccessible, l’Inserm se mobilise pour suivre l’expédition. Des contenus enrichis (photos ou vidéos) seront postés chaque jour sur @Insermlive et sur la page Facebook de l’Institut : du quotidien (avion, arrivée sur place, installation) au détail des expérimentations scientifiques (quels dispositifs, quels buts, quelles mesures, etc…)

Un hashtag #scienceausommet
Un relais sur @inserm_en pour la communauté internationale est également prévu.

Sur la salle de presse de l’Inserm, un module de discussion instantanée sera ouvert pour poser des questions aux chercheurs avant leur départ et après leur retour.

[1] Ces résultats ont été publiés dans PlosOne

Une équipe de chercheurs de l’Inserm du Centre de Recherche Cardio-thoracique de Bordeaux (Inserm/Université de Bordeaux, CHU de Bordeaux) démontre l’efficacité clinique du gallopamil chez 31 patients atteints d’asthme sévère. Cette maladie chronique est caractérisée par le remodelage des bronches qui majore l’obstruction des voies aériennes, déjà observée dans l’asthme « classique ». Contrairement au traitement de référence, le gallopamil se révèle capable de réduire la taille du muscle lisse bronchique. Ces travaux sont publiés le 29 Janvier 2015 dans l’American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine.

L’asthme sévère est une affection chronique des voies aériennes qui touche entre 1 et 3 % de la population mondiale de manière très hétérogène selon les pays. Elle est caractérisée par une gêne respiratoire permanente, une activité physique limitée, des crises nocturnes fréquentes, et des crises d’asthmes prolongées qui nécessitent un traitement par voie générale[1]. Ces symptômes conduisent à un nombre conséquent d’hospitalisations en urgence et une grande altération la qualité de vie des patients, voire à des décès.

Dans l’asthme sévère, l’obstruction des bronches est à l’origine de la diminution importante de la capacité respiratoire. Cette obstruction bronchique est due à un remodelage des voies aériennes et notamment à l’augmentation de l’épaisseur du muscle lisse bronchique (MLB) qui les tapisse. Ce phénomène est associé à un pronostic défavorable et à une résistance aux traitements, même intensifs. Jusqu’à aujourd’hui, aucune molécule pharmacologique n’a réussi à prévenir la prolifération excessive de ces cellules musculaires, y compris les corticostéroïdes, traitement de référence de l’asthme sévère.

Dans des travaux précédents, Patrick Berger et ses collègues avaient déjà démontré in vitro et ex vivo que cette croissance disproportionnée était déclenchée par une entrée anormale de calcium dans ces cellules musculaires lisses bronchiques[2]. Dans ce même article, les scientifiques avaient montré in vitro l’effet anti-prolifératif du gallopamil – normalement prescrit dans le cadre de certaines pathologies cardiaques du fait de son action inhibitrice sur les canaux calciques.

© Inserm, Pelletier L. Les images de la partie gauche montrent l’aspect caractéristique de l’inflammation pulmonaire dans l’asthme avec un épaississement de la paroi des bronches, beaucoup de cellules inflammatoires et une production anormale de mucus. Les souris traitées par l’inhibiteur des canaux calciques (à droite) sont complètement protégées.

Pour évaluer son efficacité in vivo, les chercheurs ont alors mis en place une étude clinique promue par le CHU de Bordeaux et soutenue par le Ministère de la Santé et l’Inserm. Pendant 12 mois, ils ont ainsi mesuré l’effet du médicament sur l’épaisseur du MLB et de la paroi bronchique et la fréquence des crises d’asthmes de 31 patients.

Après analyse, les données montrent une réduction significative du MLB chez les asthmatiques traités avec du gallopamil par rapport au groupe placebo. En conséquence, il a permis une diminution significative de l’épaisseur de la paroi bronchique chez les patients.

Après cette phase, les deux groupes de patients ont été suivis pendant les 3 mois qui suivirent l’arrêt du traitement. Il apparait alors que les personnes traitées avec le gallopamil ont alors significativement moins de crises prolongées que le groupe placebo.

Cette étude pilote apporte ainsi la preuve de concept que l’inhibiteur des canaux calciques est bien capable de réduire le remodelage bronchique en agissant sur les cellules musculaires lisses chez des personnes souffrants d’asthme sévère.

L’Université de Nantes, l’Inserm et Thinkovery se sont associés pour produire un MOOC (Massive Open Online Courses) d’un nouveau genre. Véritable aller-retour entre la théorie et la pratique, « Ouvrez les portes du laboratoire : cellules et cellules souches » invite le grand public à découvrir à travers des vidéos enrichies, le travail concret des chercheurs de l’Université de Nantes, de l’Inserm et du CNRS, regroupés au sein de l’institut du thorax.
Dès le 16 mars 2015, tous les internautes pourront ainsi comprendre comment et dans quel but les chercheurs cultivent des cellules souches en laboratoire, et suivre un enseignement de biologie cellulaire.

Institut du thorax UMR 915 – Inserm/Latron, Patrice

Le 21 octobre 2014, le Professeur Philippe Menasché et son équipe du service de chirurgie cardiovasculaire de l’hôpital européen Georges Pompidou, AP-HP ont pratiqué une greffe de cellules cardiaques dérivées de cellules souches embryonnaires humaines*, selon un procédé développé par le Département de Biothérapies Cellulaires et Tissulaires de l’hôpital Saint-Louis, dirigé par le Pr Jérôme Larghero et grâce aux recherches menées par ce groupe au sein de l’Inserm. L’opération, couplée à un pontage coronaire* a été pratiquée chez une femme de 68 ans atteinte d’insuffisance cardiaque sévère. Dix semaines après l’intervention, la patiente se porte bien, son état s’est nettement amélioré, sans qu’aucune complication n’ait été observée. Cette avancée prometteuse a été présentée ce vendredi 16 janvier 2015 aux 25èmes Journées Européennes de la Société Française de Cardiologie.

Cellules souches embryonnaires humaines. Transplantation de cellules souches embryonnaires humaines indifférenciées dans des cultures organotypiques de cœur de rat. Présence de cellules humaines, dans le parenchyme cardiaque de rat, deux mois après injection. Les cellules humaines sont positives pour le marquage antigène nucléaire humain (rouge). Le tissu cardiaque du rat est positif pour le marquage troponine cardiaque 1 (vert). I-Stem, Génopole d’Evry.
Inserm/Habeler, Walter

« Ce type d’opération s’adresse aux insuffisants cardiaques graves qui ne répondent pas aux traitements médicamenteux habituels mais ne sont pas au stade d’un remplacement complet du coeur. Il s’agit d’une avancée  prometteuse, dont nous espérons qu’elle enrichira l’arsenal thérapeutique  aujourd’hui disponible pour traiter l’insuffisance cardiaque » explique le Pr Menasché. « Nous poursuivons l’essai clinique, qui nous autorise encore à  pratiquer quatre autres greffes. D’ores et déjà, il semblerait que les bénéfices des cellules sont principalement liés aux substances qu’elles sécrètent.  L’administration directe de ces substances, sans passer par une greffe des cellules productrices, est une piste à explorer ».

Ce projet a été entièrement financé par des fonds publics institutionnels et associatifs et a été autorisé par l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) après accord de l’Agence de la Biomédecine pour l’importation et la recherche sur les cellules embryonnaires  humaines.

Pour la première fois, l’équipe de Gérard Gradwohl, directeur de recherche Inserm à l’Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire d’Illkirch (IGBMC/Inserm-CNRS-Université de Strasbourg), montre que le gène Rfx6 est essentiel au fonctionnement des cellules productrices d’insuline, les cellules bêta du pancréas. Chez la souris adulte, ce gène s’avère non seulement important pour permettre la sécrétion d’insuline, mais de surcroît il joue un rôle majeur dans l’identité de la cellule beta. Dans la suite logique de ce travail mené chez le rongeur, l’équipe de Raphaël Scharfmann directeur de recherche Inserm (Unité 1016 « Institut Cochin »/Inserm-Université Paris Descartes-CNRS) confirme ces résultats sur des cellules β pancréatiques humaines et chez un enfant de 6 ans atteint de diabète néonatal.
Ces  deux travaux sont publiés dans la revue Cell Reports du 11 décembre 2014.

Immunofluorescence, coupe histologique ilot de Langerhans d’un pancréas de souris adulte montrant l’expression du facteur de transcription Rfx6 (rouge) dans le noyau des cellules β (marquée par l’insuline en vert) ©Julie Piccand 

Dès 2010, les scientifiques apportaient la preuve que le gène Rfx6, jouait un rôle clé dans la formation des cellules productrices d’insuline. Chez les souris portant des mutations ou des délétions (absence) de ce gène, un diabète grave apparaît à la naissance entrainant la mort des souriceaux. Tandis que chez les nouveau-nés humains présentant des mutations, un diabète néonatal est très vite diagnostiqué puis pris en charge par traitement à l’insuline.

De facteur impliqué dans le diabète néonatal, Rfx6 est en train de passer au statut de gène essentiel dans le contrôle de la sécrétion d’insuline et donc potentiellement impliqué dans le processus diabétique chez l’adulte. En effet, les chercheurs de l’IGBMC ont créé des modèles animaux de souris, dont les cellules β matures ont été modifiées de façon à inactiver leur gène Rfx6. Résultat : ces souris mutées présentent une intolérance au glucose (prédiabète). Par quels mécanismes? Sans expression de Rfx6 dans les cellules β plusieurs étapes cruciales de la sécrétion d’insuline induite par le glucose sont perturbées comme la détection du glucose, l’activité électrique des cellules β et les flux d’ions calcium.

Rfx6 régule en fait directement l’expression de gènes clés contrôlant ces processus. L’enchainement de ces étapes aboutit à une sécrétion d’insuline adaptée aux fluctuations de la glycémie, leur altération provoque une production d’insuline défectueuse.

Encore plus surprenant, en allant voir dans le transcriptome  des souris mutantes (sans Rfx6), l’équipe de Gérard Gradwohl a remarqué que des gènes normalement réprimés dans les cellules β deviennent actifs. Ces gènes, connus sous l’appellation « disallowed » (interdits), au lieu de rester silencieux, se manifestent ici. Leur activation induit alors la perte d’identité des cellules β. En quelque sorte, elles subissent une dédifférenciation et « oublieraient » leur raison d’être et leur fonction.

Des observations validées chez l’homme

Dans la suite logique de ce travail mené chez le rongeur, l’équipe de Raphaël Scharfmann confirme les résultats sur des cellules β pancréatiques humaines. Depuis 30 ans, les chercheurs du monde entier tentaient sans succès de reproduire ces cellules β en laboratoire pour les étudier et comprendre leurs dysfonctionnements. En 2011, Raphaël Scharfmann et ses collaborateurs académiques et industriels de la société EndoCells avaient été les premiers au monde à produire in-vitro des lignées de cellules β humaines fonctionnelles. Ils étaient donc en possession de  la « boîte à outils » nécessaire pour explorer le rôle de Rfx6 chez l’homme.

De plus, leurs analyses génétiques d’enfants atteints de diabète néonatal avaient montrées des mutations dans le gène Rfx6 sans savoir quel pouvait être son rôle dans la maladie.

Les chercheurs ont donc tenté de percer le mystère Rfx6 à la fois sur des cellules β humaines classiques et fonctionnelles, sur des cellules β chez lesquelles le gène Rfx6 n’était pas exprimé et chez un enfant de 6 ans atteint de diabète néonatal.

Leurs travaux montrent, tout comme ceux des chercheurs de Strasbourg, que Rfx6  joue un rôle central en contrôlant à la fois la production d’insuline dans les cellules β mais aussi sa sécrétion dans le sang.

Dans le détail, Rfx6 agit au niveau de la membrane de la cellule β en contrôlant l’ouverture et la fermeture de canaux calciques Ca^2+. En temps normal, le glucose pénètre par diffusion facilitée dans la cellule β pancréatique. Cette entrée entraine des réactions en cascade qui conduisent à l’ouverture des canaux calciques qui permettent la libération d’insuline dans le sang. Dans le cas où Rfx6 est muté et non fonctionnel, il empêche l’ouverture des canaux Ca²⁺ et bloque la sécrétion d’insuline qui en résulte.

Pour les chercheurs ce travail présente un triple intérêt : il confirme les résultats obtenus chez le rongeur. Il permet également de valider scientifiquement l’intérêt des cellules β produites en laboratoire comme un véritable outil d’exploration des mécanismes du diabète. Enfin d’un point de vue thérapeutique, un traitement modulant l’ouverture et la fermeture des canaux Ca²⁺ pourrait être intéressant à développer.

Une équipe de recherche associant José Cohen et Philippe Grimbert (Unité Inserm 955/ Université Paris Est Créteil & Centre d’investigation clinique- Biothérapie 504) et leurs collaborateurs de l’Institut Curie et de l’AP-HP (Hôpital Européen Georges Pompidou) a réussi à trouver une combinaison de molécules qui diminue le risque de rejet après une greffe cutanée. Testé chez la souris, ce traitement semble efficace puisqu’aucun signe de rejet n’est observé près de 30 jours après la greffe.
Ces résultats sont publiés dans la revue American Journal of Transplantation

©fotolia

Pour les médecins et chercheurs, l’une des problématiques majeures de la transplantation est d’éviter le rejet de l’organe ou du tissu greffé par l’organisme receveur. Lors d’une greffe dite allogénique (provenant d’un donneur A différent du receveur B), le système immunitaire du receveur reconnait le greffon comme un élément étranger. Il met alors tout en œuvre pour le détruite au même titre qu’un virus lors d’une infection par exemple. Pour éviter ce phénomène, les médecins administrent des médicaments immunosuppresseurs pour rendre le système immunitaire du receveur plus tolérant. Comme tout traitement, il présente des inconvénients : la vulnérabilité du donneur aux infections est plus grande et le traitement peut engendrer des effets toxiques pour d’autres organes (rein). Depuis 30 ans, peu de progrès ont été obtenus dans ce champ de recherche. L’optimisation de ces traitements est donc au cœur des pistes actuelles.

Des chercheurs de l’Inserm sous la direction de José Cohen se sont intéressés à une molécule aux propriétés particulières : la cytokine interleukine 2 (IL-2). Cette molécule est déjà utilisée dans certains traitements contre le cancer ou dans le diabète de type 1. Dans le cas d’un cancer, son administration à forte dose augmente l’activité anti-tumorale en boostant le système immunitaire. De manière intéressante, Eliane Piaggio, co-auteure de cette étude, avait montré qu’administrée à très faible dose dans le diabète de type 1 son action s’inverse. L’IL-2 freine alors l’action du système immunitaire, qui dans cette maladie réagit trop fortement contre soi.

Dans la mesure où, lors d’une greffe, la réponse immunitaire est trop forte, les chercheurs ont émis l’hypothèse que l’administration d’IL-2 freinerait l’action du système immunitaire (à l’image de son action dans le diabète de type 1) et diminuerait donc le rejet de greffe.

 » Nos premières expériences se sont révélées négatives : l’IL-2 utilisée seule n’a pas donné les résultats escomptés  » explique José Cohen. « Il a fallu reconcentrer nos efforts et notre attention sur le fonctionnent précis de 2 types de cellules du système immunitaire : les lymphocytes T régulateurs contrôlés par l’IL2 et les lymphocytes T « classiques » »

Plusieurs catégories de cellules composent le système immunitaire, chacune ayant un rôle bien précis pour préserver son équilibre : il ne doit pas être trop agressif ni trop tolérant. Habituellement, Les lymphocytes T régulateurs, comme leur nom l’indique, agissent sur les autres populations de lymphocytes T classiques pour les empêcher de sur-réagir. D’où l’idée initiale de booster leur activité via l’IL-2. Toutefois, cette stratégie s’est avérée insuffisante.

Les chercheurs ont donc utilisé l’IL-2 en association avec la rapamycine qui possède la propriété de figer la division des lymphocytes T classiques. Grâce à cette combinaison, les chercheurs ont réussi à contrôler doublement les lymphocytes T classiques : directement par la rapamycine et indirectement par l’IL-2 (via les Treg). Le rejet de greffe a ainsi été évité.

« La greffe de peau chez la souris est le modèle expérimental le plus difficile à contrôler. Dans notre expérience, les souris ne montrent aucun signe de rejet 30 jours après la greffe cutanée. C’est très encourageant quand on sait qu’habituellement ce rejet intervient dans les 10 jours : le tissu se nécrose de manière irréversible. »

Ces résultats sont une première étape avant l’évaluation clinique. Ces deux molécules présentent l’avantage de posséder une autorisation de mise sur le marché chez l’homme. Si les prochaines étapes sont franchies avec succès, notamment dans un modèle de greffe hépatique, leur utilisation dans le domaine de la transplantation (tout type de transplantation) pourrait aller vite.

Les troubles du comportement alimentaire (TCA) tels que l’anorexie mentale, la boulimie, l’hyperphagie touchent environ 5% à 10% de la population générale sans que l’on connaisse les mécanismes biologiques en cause. Des chercheurs de l’Unité Inserm 1073 « Nutrition, inflammation et dysfonction de l’axe intestin-cerveau » (Inserm/Université de Rouen) révèlent l’implication d’une protéine produite par certaines bactéries intestinales qui serait à l’origine de ces troubles. Les anticorps produits par l’organisme contre cette protéine réagissent aussi avec la principale hormone de la satiété en raison d’analogies de structures. Selon les chercheurs, ce mécanisme qui induit des variations de la prise alimentaire pourrait à terme être corrigé.

Ces résultats sont publiés dans la revue Translational Psychiatry, publiée on-line le 7 octobre 2014. Voir la découverte en vidéo :

L’anorexie mentale, la boulimie et l’hyperphagie sont des troubles du comportement alimentaire (TCA). Si l’on ajoute les formes moins bien définies ou atypiques, les TCA concernent 15-20% de la population, en particulier chez l’adolescent et l’adulte jeune. Malgré différentes études psychiatriques, génétiques ou neurobiologiques, le mécanisme moléculaire à l’origine de ces troubles reste mystérieux. La caractéristique commune aux différentes formes de TCA est la dérégulation de la prise alimentaire, diminuée ou augmentée selon les cas.

L’équipe de Sergueï Fetissov au sein de l’unité mixte de recherche 1073 « Nutrition, inflammation et dysfonction de l’axe intestin-cerveau » (Inserm/Université de Rouen) dirigée par Pierre Déchelotte, étudie les liens entre l’intestin et le cerveau qui pourraient expliquer ce dérèglement.

Le sosie de l’hormone de la satiété

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont identifié une protéine qui s’avère être le sosie de l’hormone de la satiété (mélanotropine). Cette protéine (ClpB) est fabriquée par certaines bactéries telles qu’Escherichia coli présentes naturellement dans la flore intestinale. En présence de la protéine, des anticorps sont produits par l’organisme et dirigés contre celle-ci. Ils vont aussi se lier à l’hormone de la satiété du fait de son homologie de structure et donc modifier l’effet satiétogène de l’hormone. La sensation de satiété est atteinte (anorexie) ou n’est plus atteinte (boulimie – hyperphagie). Par ailleurs, la protéine bactérienne apparait elle-même avoir des propriétés anorexigènes.

Des variations de la prise alimentaire en présence de la protéine bactérienne

Pour aboutir à ces résultats, les chercheurs ont modifié la composition de la flore intestinale de souris pour étudier leur réponse immunologique et comportementale. La prise alimentaire et le taux d’anticorps contre la melanotropine du 1^er groupe de souris, ayant reçu des bactéries E.coli mutées (pas de production de ClpB), n’ont pas changé. Au contraire, le taux d’anticorps et la prise alimentaire varient pour le 2^ème groupe d’animaux ayant reçu des E. coli produisant des protéines ClpB.

L’implication probable de cette protéine bactérienne dans les troubles du comportement alimentaire chez l’homme a été établie grâce à l’analyse des données de 60 patients.

L’échelle standardisée « Eating disorders inventory-2 » a permis le diagnostic des patients et l’évaluation de la sévérité de leurs troubles à partir d’un questionnaire sur leurs comportements et leurs émotions (envie de maigrir, boulimie, peur de la maturité…). Les taux plasmatiques d’anticorps dirigés contre ClpB et la mélanotropine sont plus élevés chez ces patients. De plus, leur réponse immunologique va déterminer le développement des troubles alimentaires vers l’anorexie ou la boulimie.

Ces données valident ainsi l’implication de la protéine bactérienne dans la régulation de l’appétit et ouvre de nouvelles perspectives de diagnostic et de traitement spécifique des troubles du comportement alimentaire.

Corriger l’action du sosie de l’hormone de la satiété

« Nous travaillons actuellement au développement d’un test sanguin basé sur la détection de la protéine bactérienne ClpB. Si nous y arrivons, il permettrait la mise en place de thérapies spécifiques et individualisées des troubles du comportement alimentaire » soulignent Pierre Déchelotte et Sergueï Fetissov, auteurs de cette étude.

En parallèle, les chercheurs étudient chez la souris comment corriger l’action de la protéine bactérienne pour empêcher la dérégulation de la prise alimentaire qu’elle engendre. « D’après nos premières observations, il serait en effet possible de neutraliser cette protéine bactérienne par des anticorps spécifiques sans affecter l’hormone de la satiété » concluent-ils.

Des chercheurs de l’Inserm dirigés par Claude Gronfier (Unité Inserm 846 « Institut cellule souche et cerveau ») ont mené pour la première fois une étude, dans des conditions réelles, sur l’horloge biologique des membres de la station scientifique polaire internationale Concordia. Les chercheurs ont montré qu’une lumière artificielle particulière est capable d’assurer la bonne synchronisation de leurs rythmes biologiques malgré l’absence de lumière solaire. Un résultat qui prend tout son sens quand on sait que le dérèglement de cette horloge biologique entraîne des troubles du sommeil, de la vigilance, des problèmes cardiovasculaires et même la dépression.

Ces résultats publiés dans Plos-One, pourraient être transformés rapidement en applications pratiques dans des environnements de travail de luminosité faible à modérée (stations scientifiques polaires, centrales thermiques et nucléaires, centres spatiaux, bureaux aveugles, etc.). Ils pourraient favoriser l’élaboration de stratégies lumineuses destinées à maintenir la santé, la productivité, et la sécurité des personnels.

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Pour la première fois, des scientifiques ont pu étudier dans des conditions réelles l’influence de divers types de lumières artificielles sur la manière dont l’horloge biologique se comporte dans des situations où la lumière naturelle est insuffisante. Pendant 9 semaines d’hiver polaire (pas de lumière du soleil pendant la journée), les personnels de la station polaire internationale Concordia ont été exposés alternativement à une lumière blanche standard ou à une lumière blanche enrichie en longueurs d’ondes bleue (lumière fluorescente particulière, mais perçue comme étant blanche par le système visuel). En pratique les chercheurs ont demandé aux personnels de ne pas changer leurs habitudes quotidiennes notamment leurs heures de coucher et de lever.

Une fois par semaine, des prélèvements salivaires ont été effectués pour mesurer les taux de mélatonine (hormone centrale) secrétée par chacun des individus.

Dans le détail, une augmentation du temps de sommeil, une meilleure réactivité et une plus grande motivation ont été observées pendant les semaines « bleues ». Par ailleurs alors que le rythme circadien avait tendance à se décaler les semaines « blanches », aucune perturbation de rythme n’a été observée pendant les semaines « bleues ». De plus, les effets ne disparaissent pas dans le temps.

D’une manière générale, l’étude montre qu’un spectre lumineux optimisé, enrichi en longueurs d’ondes courtes (bleu), peut permettre la bonne synchronisation du système circadien et l’activation de fonctions non-visuelles, dans des situations extrêmes où la lumière solaire n’est pas disponible pendant de longues durées.

L’efficacité d’un tel éclairage repose sur l’activation des cellules ganglionnaires à mélanopsine découvertes en 2002 dans la rétine. Ces cellules photoréceptrices sont effectivement essentielles à la transmission de l’information lumineuse vers de nombreux centres du cerveau dits « non-visuels ».

« Si les bienfaits de « la lumière bleue » sur l’horloge biologique ont déjà été montrés par le passé, toutes les études ont été réalisées dans des situations difficilement reproductibles dans des conditions réelles. » Explique Claude Gronfier principal auteur de ce travail.

« Au-delà d’un contexte professionnel, nous envisageons plus largement cette stratégie comme une approche pratique du traitement des troubles des rythmes circadiens du sommeil et des fonctions non visuelles dans des conditions où l’éclairage n’est pas optimal. » (Claude Gronfier)

Composition de la lumière blanche standard et lumière enrichie en bleue

A gauche, le spectre de la lumière blanche est composé à part quasi égale de rouge et de vert (environ 40 %) puis de bleu (12%) et d’ondes infrarouges (4%). A droite, les proportions ont été modifiées (42 % de bleu contre 14 % de rouge). Malgré tout, à l’œil nu, un humain percevra une lumière blanche dans les deux cas.

Les équipes du service de Néphrologie–Transplantation Adultes de l’Hôpital Necker- Enfants Malades (AP-HP, service du Pr Christophe Legendre, Université Paris Descartes) et du Dr Fabiola Terzi, directrice de recherche Inserm au sein de l’équipe « Mécanismes et stratégies thérapeutiques des maladies rénales chroniques » viennent de découvrir, en partie, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le développement des lésions vasculaires au cours du syndrome des antiphospholipides. En combinant recherche fondamentale et suivi d’une cohorte unique de patients transplantés du rein ayant un syndrome des antiphospholipides, les chercheurs ont mis en évidence un effet bénéfique du sirolimus, couramment utilisé comme immunosuppresseur en transplantation d’organe, pour prévenir la récidive des lésions vasculaires sur le rein transplanté. Cette étude a été publiée dans la revue New England Journal of Medicine le jeudi 24 juillet

A l’origine de cette avancée : le rôle de la voie AKT/mTORC

Les travaux menés par les équipes du service de Néphrologie –Transplantation Adultes de l’Hôpital Necker- Enfants Malades (AP-HP, service du Pr Christophe Legendre) et l’unité de recherche Inserm 1151 montrent que le développement des lésions vasculaires au cours du syndrome des antiphospholipides est en grande partie lié à l’activation de la voie AKT/mTORC dans les cellules endothéliales par les anticorps antiphospholipides.

« Quand cette voie est activée, et ce quel que soit le type cellulaire, elle induit la prolifération et la croissance de la cellule » explique le Dr Canaud. « Nous avons tout d’abord observé chez l’homme que cette voie était très activée dans les vaisseaux des patients ayant une atteinte rénale liée au syndrome des antiphospholipides et dans les vaisseaux du greffon rénal après transplantation chez les patients atteints de ce syndrome. Elle est également activée dans d’autres territoires vasculaires pour une forme extrêmement grave de ce syndrome ».

Les chercheurs ont confirmé in vitro que les anticorps antiphospholipides étaient capables d’activer la voie AKT/mTORC de cellules endothéliales en cultures. Ils ont pu également tester in vitro l’impact de différents inhibiteurs de la voie AKT/mTORC, dont le sirolimus, sur des cellules endothéliales exposées aux anticorps antiphospholipides.

Forts de ces résultats obtenus au laboratoire, les chercheurs ont observé l’impact du traitement par sirolimus, chez un groupe de patients greffés ayant un syndrome des antiphospholipides.

Parmi 37 patients ayant un syndrome des antiphospholipides, greffés à l’hôpital Necker de 2001 à 2009, 10 ont reçu comme immunosuppresseur du sirolimus. Ces derniers, comparés aux 27 patients n’ayant pas reçu de sirolimus, mais une autre classe d’immunosuppresseur, étaient épargnés par la récidive de lésions vasculaires et voyait la survie de leur greffon très significativement améliorée.

Pour le Dr Canaud, « Cette étude décrit pour la première fois les mécanismes qui mènent à l’épaississement de la paroi des vaisseaux chez ces patients.

L’inhibition de la voie AKT/mTORC, grâce au sirolimus, permet de prévenir la réapparition de lésions vasculaires après la greffe et ainsi d’améliorer la survie rénale (12 ans post-transplantation).

Ce constat ouvre une piste thérapeutique prometteuse chez les patients transplantés ayant un syndrome des antiphospholipides, voire chez les patients porteurs de ce syndrome mais non transplantés ».

Le cancer de la corticosurrénale (ou corticosurrénalome), est une tumeur d’évolution globalement agressive, la survie moyenne des patients affectés étant inférieure à cinq ans. Outre la dissémination métastatique, elle expose le patient à des manifestations telles que l’hypertension artérielle, diabète, baisse de potassium, infections… Il existe cependant une hétérogénéité de l’évolution tumorale suivant les patients. L’équipe du Pr Bertherat de l’Institut Cochin (Inserm – CNRS – Université Paris Descartes) et du centre Expert Cancers Rares de la Surrénale de l’Hôpital Cochin (AP-HP) vient de publier dans la revue Nature Genetics une classification moléculaire de ce cancer. Les chercheurs ont identifié de nombreuses anomalies moléculaires de ces cancers jusque-là peu connues et ont ainsi révélé une nouvelle classification de ces tumeurs.

Ce travail a inclus 130 corticosurrénalomes, réunissant une première cohorte d’une cinquantaine d’échantillons tumoraux recrutés dans le réseau de recherche national COMETE (COrtico et MEdullosurrénale, Tumeurs Endocrines), et une seconde cohorte d’environ 80 échantillons recrutés dans le cadre du réseau de recherche européen ENSAT (European Network for the Study of Adrenal Tumors). L’ensemble du génome de ces tumeurs a été analysé par une combinaison de plusieurs techniques de génomique à haut débit : séquençage complet, étude du niveau d’expression de l’ensemble des gènes (transcriptome) et des micro ARN (miARN), étude des variants génétiques (snp) et du niveau de méthylation des gènes (épigénétique).

De cette étude, il ressort l’existence de deux types moléculaires de corticosurrénalomes: l’un présentant un pronostic relativement favorable pour les patients après une chirurgie complète, et l’autre dont le pronostic est défavorable.

Ces deux types moléculaires correspondent à deux maladies différentes. Le type associé à un mauvais pronostic est caractérisé par un taux de mutations plus élevé, incluant des altérations récurrentes dans un petit groupe de gènes déjà connus pour leur implication dans le corticosurrénalome (CTNNB1,TP53, CDKN2A, RB1, MEN1) ou nouveaux (ZNRF3, DAXX, TERT, et MED12). Dans cette étude, ZNFR3 est identifié plus particulièrement comme un nouveau gène suppresseur de tumeur.

De plus, des profils spécifiques permettant de différencier ces deux groupes de cancers sont mis en évidence par chacune des analyses moléculaires : profils d’expression des gènes et miRNA, et profil d’anomalies de méthylation.

Ce travail ouvre des perspectives cliniques à court terme, notamment dans la prédiction du pronostic associé à une tumeur après la chirurgie de la lésion, la possibilité de réaliser des études cliniques selon le type de tumeur. A terme, l’équipe de recherche suggère que les résultats permettront d’identifier des cibles thérapeutiques spécifiques de chacun des sous-groupes. Il s’agit d’un pas supplémentaire dans le développement d’une médecine personnalisée spécifique des cancers rares.

Les chercheurs espèrent également de nouvelles applications de ces découvertes, notamment issues du nouveau gène suppresseur de tumeur ZNFR3 identifié.

Enfin, les auteurs de l’étude soulignent la puissance des méthodes de génomique et l’importance des réseaux de recherche multidisciplinaire et multicentrique nationaux et internationaux, en particulier dans les tumeurs rares.

Ce projet a été développé en partenariat avec la Ligue Contre le Cancer depuis plusieurs années, dans le cadre du programme Cartes d’Identité des Tumeurs.

Des chercheurs de l’Inra et de l’Inserm en collaboration avec des chercheurs de l’Université McMaster au Canada et de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich ont mis en évidence le rôle clé d’une protéine humaine, l’élafine, dans la protection contre la réaction inflammatoire caractéristique de la maladie cœliaque (intolérance au gluten). Ils ont également développé une bactérie probiotique capable de délivrer cette protéine au niveau des muqueuses intestinales chez la souris. Cette innovation, publiée en ligne dans American Journal of Gastroenterology le 8 avril 2014, ouvre la voie à de nouvelles stratégies pour traiter les intolérances au gluten.

La maladie cœliaque est une pathologie auto-immune qui se manifeste chez les individus génétiquement prédisposés par une intolérance au gluten. Les personnes atteintes de la maladie cœliaque ne possèdent pas les enzymes nécessaires pour dégrader correctement le gluten lors de la digestion. Les éléments issus de la mauvaise dégradation du gluten sont à l’origine d’une réaction inflammatoire qui peut conduire à terme jusqu’à l’élimination progressive des villosités intestinales permettant l’absorption des nutriments. Les individus touchés sont, entre autres, sujets à des douleurs abdominales chroniques (diarrhées, crampes…) et présentent une prédisposition à certains cancers (intestin grêle, lymphome). La prévalence de la maladie est estimée entre 1/500 et 1/300 et aucun traitement curatif n’est actuellement disponible sur le marché ; la seule solution étant un régime sans gluten à vie.

Des chercheurs de l’Inra et de l’Inserm avec leurs collègues canadiens et suisses ont mis en évidence que chez les patients atteints de la maladie cœliaque, l’élafine, une protéine ayant des propriétés anti-inflammatoire, est beaucoup moins abondante que chez les personnes saines. Ils ont découvert que l’élafine était capable d’interagir avec la protéine responsable de la mauvaise dégradation du gluten (transglutaminase-2) et inhibait une étape clé de cette dégradation.

Dans le cadre de récentes recherches sur les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI), telles que la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique, les mêmes équipes de l’Inra et de l’Inserm ont mis au point une souche recombinante de la bactérie Lactococcus lactis exprimant et délivrant l’élafine. L’utilisation de cette souche permet la production ciblée et localisée de l’élafine, également présente en moindre quantité chez les personnes atteintes de MICI. Il s’agit d’une stratégie récente et innovante dont les premiers résultats pré-cliniques ont ouvert la voie à de nouvelles thérapies pour les MICI (pour lesquelles nous ne disposons toujours que de traitements suspensifs).

Dans la présente étude, les chercheurs ont administré cette bactérie chez des souris intolérantes au gluten. Ils ont observé que l’élafine délivrée par le probiotique diminuait fortement la réaction inflammatoire.

Cette stratégie, qui a fait l’objet d’un dépôt de brevet en mai 2013 par l’Inra, ouvre des perspectives inégalées dans le traitement de la maladie cœliaque et de l’intolérance au gluten en général. La prochaine étape consistera à préciser le mécanisme des effets positifs de l’élafine dans la maladie cœliaque et à identifier des bactéries qui produisent naturellement des protéines aux propriétés anti-inflammatoires similaires à celles de l’élafine.