L’obésité est provoquée par des facteurs multiples et complexes dont certains sont encore insoupçonnés. Des chercheurs du CNRS, de l’Inserm, de l’UPMC et de l’université Paris Descartes, associés à des cliniciens chercheurs de l’AP-HP, viennent de montrer qu’une obésité sévère s’accompagne d’une inflammation de l’intestin grêle et d’un renforcement des défenses immunitaires dans cette zone. Ce phénomène diminue la sensibilité à l’insuline des entérocytes[1] et augmente l’absorption de nutriments, ce qui aggrave la maladie. Ces travaux, réalisés au Centre de recherche des Cordeliers (Inserm/UPMC/Université Paris Descartes) et au sein de l’Institut de cardiométabolisme et nutrition (ICAN – Inserm/UPMC/AP-HP), sont publiés le 18 juin dans la revue Cell Metabolism.

L’étude des mécanismes impliqués dans l’obésité humaine est particulièrement intéressante au niveau du jéjunum, une partie de l’intestin grêle qui joue un rôle majeur dans l’absorption des lipides et des glucides. À cause de son emplacement dans l’organisme, le jéjunum est difficile à étudier et sa contribution à cette maladie métabolique était mal connue. Dans cette étude, les chercheurs ont pu obtenir des échantillons de jéjunum de patients pendant l’opération de chirurgie visant à réduire leur obésité et les maladies associées (by-pass gastrique). Les échantillons issus de 185 personnes souffrant d’obésité sévère ont été comparés à des prélèvements de jéjunum de 33 individus non obèses, opérés pour d’autres raisons.

Les équipes de recherche coordonnées par Edith Brot-Laroche et Karine Clément ont alors constaté un état d’inflammation chronique de l’intestin grêle chez ces personnes obèses et la colonisation de l’épithélium du jéjunum par des lymphocytes T, dont la densité augmente avec le degré d’obésité. Ces cellules immunitaires émettent des cytokines[2] qui inhibent la sensibilité à l’insuline des cellules épithéliales absorbantes de l’intestin. L’action de l’insuline régulant l’absorption des nutriments et la glycémie, ce phénomène immunitaire participe ainsi à l’aggravation de la situation clinique des patients.

Schéma explicatif des mécanismes associés à l’inflammation du jéjunum chez les personnes obèses. © Edith Brot-Laroche/Armelle Leturque/Sébastien André/Karine Clément

Des études cliniques complémentaires ont aussi montré que, chez les personnes obèses, l’augmentation de la densité intestinale des lymphocytes T est probablement en relation avec des complications associées à l’obésité comme la maladie hépatique (NASH) et les dyslipidémies[3].

Les résultats de cette étude ont par ailleurs montré que les replis de la muqueuse intestinale de ces patients, les villosités, sont plus longs que chez les sujets non obèses. Cela signifie que la surface d’échange de l’intestin grêle est augmentée de 250 % (augmentation de surface équivalente à deux courts de tennis) et que les malades absorbent davantage de nutriments. Ce phénomène, dû à la diminution de l’apoptose, un mécanisme de mort cellulaire, vient aussi renforcer l’action inflammatoire du système immunitaire dans cette zone et aggraver la pathologie.

Si la résistance à l’insuline dans les tissus adipeux, hépatique, pancréatique et musculaire avait déjà été observée chez les personnes obèses, ces travaux mettent en lumière l’existence de mécanismes similaires dans l’intestin grêle et ouvrent des perspectives d’interventions thérapeutiques non invasives permettant de réduire l’état inflammatoire de l’intestin et de lutter contre l’obésité.

Ce projet, réunissant deux équipes de l’IHU-ICAN, les équipes d’Edith Brot-Laroche et d’Armelle Leturque au Centre de recherche des Cordeliers et de Karine Clément à l’Hôpital Pitié-Salpêtrière, a été soutenu par l’ANR-ALIA Nutra2sense, le programme Européen Metacardis, des programmes de recherche clinique (APHP) et les investissements d’avenir (ANR-IHU).

Dans un article publié dans la revue JASN le 22 mai dernier, une équipe du Centre de Recherche Cardiovasculaire de Paris (Université Paris Descartes / Inserm / AP-HP) propose une nouvelle approche de thérapie contre les maladies rénales graves. Menée par Pierre Louis Tharaux, cette équipe s’est penchée sur la capacité des cellules rénales à réagir à l’inflammation.

Le rein est un organe essentiel de l’organisme : il a pour fonction de filtrer le sang et d’éliminer les déchets collectés par l’urine. Cette fonction de filtre est principalement effectuée par des cellules spécialisées: les podocytes au sein de structures appelées « glomérules ». Chez certaines personnes, un processus inflammatoire anormal se déclenche et occasionne des lésions au sein du rein et de ces glomérules menant à une insuffisance rénale grave constituant une véritable urgence diagnostique et thérapeutique.

A ce jour, les seuls traitements pour ces maladies dites « glomérulonéphrites » consistent à viser le système immunitaire afin de réduire l’inflammation à l’origine de ce trouble. Malheureusement, ces thérapies ne sont que partiellement efficaces et exposent à une risque d’infection élevé les patients traités. C’est pourquoi l’équipe menée par Pierre-Louis Tharaux au sein du Centre de Recherche Cardiovasculaire de Paris (PARCC) a choisi une approche différente : étudier la possibilité de stopper la destruction rénale en agissant sur la façon dont les cellules rénales (les podocytes) réagissent à l’inflammation.

Chez des personnes non malades, un récepteur nommé PPARγ (peroxisome proliferator-activated receptor-gamma) est présent dans les podocytes des reins. En s’intéressant à cette molécule, les chercheurs ont découvert que celui-ci disparaît en partie des cellules glomérulaires  de souris reproduisant la maladie. De même, cette diminution est également remarquée dans les reins des malades atteints suggérant un rôle important de ce récepteur dans le développement de la glomérulonéphrite. Pour confirmer leur hypothèse, les scientifiques ont supprimé entièrement le PPARg des podocytes chez les souris. Ils ont alors observé une aggravation nette de la sévérité de leur atteinte rénale, corroborant ainsi la nécessité de PPARγ dans la préservation du rein.

Dans une perspective thérapeutique, l’équipe a alors eu l’idée d’administrer à ces souris un activateur de PPARγ, la pioglitazone. Développée en clinique pour le traitement de certains diabètes de type 2, elle était connue pour son effet bénéfique anti-inflammatoire. De manière surprenante, son administration aux souris, jusqu’4 jours après le début de la maladie, diminue considérablement l’inflammation rénale et permet le maintien de la fonction et de la structure du rein. Cette efficacité est perdue lorsque le gène PPARγ est absent des podocytes ce qui indique que l’essentiel de l’efficacité du médicament passe par une action sur ces cellules plutôt que par un effet anti-inflammatoire général comme on le croyait.

« Ces résultats suggèrent une nouvelle indication pour cette classe de médicaments activant la voie PPARγ qui pourraient s’avérer bénéfique dans les glomérulonéphrites en prévenant l’insuffisance rénale grave qui affecte encore beaucoup de patients. » indique Pierre-Louis Tharaux.

Les complications métaboliques de l’obésité et de la surcharge pondérale comme le diabète de type 2 représentent d’importants enjeux de santé publique. Les équipes Inserm de Nicolas Venteclef, Dominique Langin, Karine Clément, et d’Irina Udalova (Institut de Rhumatologie, Université de Oxford, Royaume-Uni) en collaboration avec plusieurs équipes[1], ont réussi à élucider une partie des mécanismes impliquées dans le développement de ces complications métaboliques associées à l’obésité. Les résultats de ces travaux sont publiés en ligne dans la revue Nature Medicine.

Actuellement, plus d’un milliard et demi de personnes souffrent dans le monde de surcharge pondérale ou d’obésité. On sait depuis une dizaine d’années qu’un état inflammatoire chronique est présent chez les patients obèses. Cet état pourrait jouer un rôle fondamental dans le développement des pathologies métaboliques associées. Cette inflammation résulte d’une activité anormale du système immunitaire observée à la fois au niveau systémique (dans le sang) et locale (dans les organes métaboliques comme le foie, les muscles, le pancréas et surtout le tissu adipeux).

À la suite d’une prise de poids excessive, le tissu adipeux se développe de manière anormale dans la région intra-abdominale (obésité androïde) et devient une source importante de médiateurs pro-inflammatoires, ces « messagers chimiques » activant l’inflammation, aux conséquences métaboliques délétères. Ce phénomène est notamment provoqué par l’accumulation dans ce tissu de macrophages de type pro-inflammatoire. Paradoxalement, certains sujets obèses ne développent pas d’altérations métaboliques. En effet, lorsque l’expansion du tissu adipeux se situe au niveau des dépôts plus superficiels comme le tissu adipeux sous-cutané (obésité gynoïde), le risque de développer des complications métaboliques est réduit.

Dans une étude précédente (Dalmas et al. Diabetes 2014), l’équipe de Karine Clément (Guerre-Millo et coll., UMR_S 1166, Paris, France) en collaboration avec Nicolas Venteclef avait observé l’importance d’un dialogue inflammatoire et pro-diabétogène entre macrophages et lymphocytes dans le tissu adipeux viscéral de patients obèses.

La caractérisation de ces macrophages leur a permis d’identifier le facteur de transcription IRF5 (Interferon Regulatory Factor 5) comme le chef d’orchestre de l’activation des macrophages du tissu adipeux dans l’obésité.

Afin de démontrer l’importance d’IRF5 dans l’obésité et le diabète de type 2, les auteurs ont généré des souris déficientes pour ce facteur puis les ont soumises à un régime riche en graisses qui provoque habituellement une obésité et un diabète de type 2. De manière surprenante, les souris déficientes pour IRF5 ont bien développé une obésité mais sans complications métaboliques, contrairement aux souris sauvages exprimant IRF5. Cette adaptation bénéfique des souris déficientes pour IRF5 s’explique notamment par un stockage préférentiel des graisses dans la région sous-cutanée (protectrice) et non intra-abdominale (délétère). Le décodage des mécanismes moléculaires et cellulaires a permis de révéler une importante reprogrammation de l’inflammation du tissu adipeux intra-abdominal en l’absence d’IRF5 contribuant à limiter son expansion. En effet, en l’absence d’IRF5, l’obésité induit une réponse immunitaire caractérisée par la présence de macrophages anti-inflammatoires et une diminution de l’activation de la réponse immunitaire. Cette modification induit un remodelage tissulaire limitant l’expansion du tissu adipeux intra-abdominal. Ceci permet la redistribution des lipides de la cavité intra-abdominale vers les dépôts sous-cutanés, un stockage moins délétère pour l’organisme.

Influence d’IRF5 dans la nature du tissu adipeux de patients obèses et ses conséquences métaboliques ©Inserm/N.Venteclef (viscTA : Tissu adipeux viscéral. scTA : Tissu adipeux sous-cutané)

Cette étude pionnière suggère que le système immunitaire (ici les macrophages du tissu adipeux) influence directement l’accumulation de la masse grasse dans la région viscérale, susceptible d’être ciblée dans la prévention du diabète de type 2. Pour les chercheurs, « il est donc crucial de déchiffrer les différentes facettes de l’inflammation pour mieux appréhender les pathologies multifactorielles associées à l’obésité comme le diabète de type-2 ».

La démarche mise en œuvre dans cette étude est emblématique de la recherche translationnelle dont l’objectif est d’accélérer la mise au point de thérapies efficaces pour les patients en instaurant un dialogue fécond entre cliniciens et chercheurs, afin de produire des résultats robustes, à la fois approfondis grâce aux modèles murins et pertinents chez l’homme.

Ces travaux ont bénéficié du soutien financier de l’ANR, de l’Inserm, de l’UPMC, de la FRM, d’ICAN et de la Région Ile-de-France (CORDDIM).

© Fotolia

Les individus diabétiques de type 2, résistant à l’insuline, souffrent d’un taux de glucose trop élevé dans le sang qu’ils tentent de diminuer aujourd’hui grâce à une nouvelle classe d’antidiabétiques, les « gliflozines ». Ces nouvelles molécules abaissent le taux de sucre mais produisent également un effet paradoxal en entrainant la sécrétion de glucagon, source supplémentaire de glucose. Les unités mixtes de recherche 1190 « Recherche translationnelle sur le diabète » (Université de Lille, Inserm, CHRU Lille), dirigée par François Pattou, et 1011 « Récepteurs nucléaires, maladies cardiovasculaires et diabète » dirigée par Bart Staels[1], décrivent un nouveau mécanisme de régulation de la sécrétion du glucagon chez l’homme permettant d’élucider ce phénomène et suggère une adaptation de ce nouveau type de traitements.

Ces résultats obtenus à Lille au sein du Labex Egid (European Genomic Institute for Diabetes) sont publiés dans la revue Nature Medicine le 20 avril 2015.

L’équipe dirigée par François Pattou développe des thérapies innovantes pour lutter contre les formes les plus sévères du diabète, une maladie caractérisée par un taux élevé de sucre dans le sang : l’hyperglycémie chronique. Pour le traitement du diabète de type 1, les projets du laboratoire s’appuient sur la production d’îlots humains qui sont greffés chez les patients. La greffe d’îlots restaure la production d’insuline, l’hormone qui régule le taux de sucre en le stockant lorsqu’il est trop élevé dans le sang. L’analyse des îlots humains destinés à la greffe permet l’évaluation des cellules pour améliorer leur greffe. Dans ce contexte l’équipe, en collaboration avec l’équipe de Bart Staels, spécialisée dans le développement de nouvelles molécules, a découvert un nouveau mécanisme de régulation de la sécrétion du glucagon chez l’homme qui explique un effet secondaire d’une nouvelle classe d’antidiabétiques Cette dernière est utilisée pour traiter le diabète de type 2 observé en cas d’obésité et caractérisé par une résistance à l’insuline.

Îlot de Langherans humain (0,3 mm diamètre) avec des cellules alpha en rouge et des cellules Bêta en vert.
© Inserm Valery Gmyr
Accessible sur www.serimedis.inserm.fr

« Le traitement antidiabétique, « Dapagliflozin », en bloquant le récepteur SGLT2, stimule les cellules alpha et augmente la sécrétion de glucagon » explique François Pattou.

Les plaquettes sanguines jouent un rôle dans les infections pulmonaires sévères liées aux virus grippaux. C’est ce que révèlent pour la première fois des chercheurs de l’Inra, de l’Inserm et de l’Université Claude Bernard Lyon 1 dans des travaux publiés le 1^er avril 2015 dans la revue American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. Leurs résultats montrent que les médicaments antiplaquettaires représenteraient un accompagnement thérapeutique efficace contre les formes graves de grippe.

Dans le monde, les épidémies annuelles de grippe sont responsables d’environ trois à cinq millions de cas de maladies graves et de 250 000 à 500 000 décès, principalement parmi les groupes à haut risque (les très jeunes, les personnes âgées ou souffrant de maladies chroniques). Dans les cas de grippes sévères, les poumons sont le siège d’une inflammation excessive et délétère.

Des chercheurs de l’Inra, de l’Inserm et de l’Université Claude Bernard Lyon 1 se sont intéressés au rôle des plaquettes[1] pendant l’infection par les virus grippaux chez des souris. Ils ont tenté de comprendre les mécanismes responsables de l’inflammation exagérée des poumons qui survient dans les cas les plus graves. En révélant un afflux massif de plaquettes agrégées et activées, les scientifiques ont mis en évidence, pour la première fois, le recrutement des plaquettes dans les processus associés à la sévérité des infections pulmonaires.

Dans un second temps, cette même équipe a démontré le lien entre l’activation plaquettaire dans le poumon et la suractivation de l’inflammation. Ainsi, en suractivant les plaquettes, on observe une augmentation de la mortalité. Inversement, des souris ayant un défaut de fonction plaquettaire sont protégées.

Enfin, l’effet bénéfique des antiplaquettaires sur l’inflammation excessive dans le poumon a été prouvé. Les chercheurs ont testé, chez des souris, 4 molécules antiplaquettaires (dont 2 sur le marché) et 3 souches différentes de virus de la grippe. Il s’agissait de souches humaines modifiées pour entraîner des grippes sévères et de fortes pneumonies chez les souris.

En donnant une dose semi-létale de virus (entraînant une mortalité de 50 %), l’administration locale (ou par voie aérienne) d’antiplaquettaires a assuré une survie avoisinant 100%.

Analyse par microscopie électronique de coupes de poumon. Des souris infectées par influenza ont été traitées par voie aérienne avec une solution contenant un antiplaquettaire (à droite) ou non (à gauche). La formation de larges amas de plaquettes activées et agrégées dans les poumons des souris contrôles (à gauche) est prévenue chez les souris ayant reçu l’antiplaquettaire (à droite) ; limitant l’inflammation et favorisant la survie. © Elisabeth Errazuriz-Cerda, CIQLE

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.