Menu

Une nouvelle bactérie pour lutter contre l’inflammation intestinale

Nathalie Vergnolle, directrice de recherche à l’Inserm, et son équipe du Centre de physiopathologie de Toulouse Purpan (CPTP Inserm / Université Toulouse III – Paul Sabatier /CNRS), avec Philippe Langella directeur de recherche à l’INRA et son équipe de l’Institut Micalis et en collaboration avec l’Institut Pasteur, vient de réussir à produire des « bactéries bénéfiques » capables de protéger l’organisme des inflammations intestinales. Cette protection est assurée par une protéine humaine, l’Élafine, introduite artificiellement dans des bactéries de produits laitiers (Lactococcus lactis et Lactobacillus casei). Cette découverte pourrait être utile à terme aux personnes souffrant de maladies inflammatoires chroniques comme la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique (ou colite ulcéreuse).
Ces travaux sont publiés dans la revue Science Translational Medicine du 31 octobre 2012.

En France, près de 200 000 personnes souffrent de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, dites MICI (en particulier la maladie de Crohn et les rectocolites hémorragiques). Et l’incidence de ce type de maladie ne fait que s’accroître (8 000 nouveaux cas diagnostiqués par an). Lors des poussées inflammatoires, les MICI se caractérisent le plus souvent par des douleurs abdominales, des diarrhées fréquentes parfois sanglantes ou encore une atteinte de la région anale (fissure, abcès). Ces symptômes font peser sur la maladie un certain tabou  sur ces maladies.

Différentes pistes sont explorées pour expliquer l’origine des MICI parmi lesquelles le rôle des facteurs génétiques ou environnementaux. La flore intestinale semble jouer un rôle important mais mal connu dans l’apparition de l’inflammation. La recherche d’un traitement efficace est également au cœur des investigations.

Les chercheurs se sont intéressés à une protéine humaine, connue pour ses propriétés anti-inflammatoires: l’Élafine. Alors que cette protéine est présente naturellement dans l’intestin pour le protéger des agressions, elle disparait chez les patients souffrant de MICI.

Leur hypothèse ? Délivrer l’Élafine humaine directement dans l’intestin pourrait protéger des agressions inflammatoires et restaurer l’équilibre et les fonctions de l’intestin.

Les scientifiques de l’Inserm et de l’Inra ont conçu, à partir de bactéries non pathogènes, naturellement présentes dans l’intestin et dans la nourriture, des bactéries  modifiées pour produire l’Élafine. Pour cela,  le gène de l’Élafine humaine, isolé en collaboration avec une équipe de l’Institut Pasteur, a été introduit chez Lactococcus lactis et Lactobacillus casei, deux bactéries alimentaires présentes dans les produits laitiers.

Des résultats chez la souris…
Lorsqu’elles sont administrées par voie orale à des souris, ces bactéries recombinantes productrices d’Élafine humaine se retrouvent quelques heures plus tard à la surface de l’intestin où elles délivrent la protéine anti-inflammatoire. Dans différents modèles murins d’inflammation intestinale chronique ou aiguë, le traitement oral par ces bactéries produisant l’Élafine, a considérablement protégé l’intestin et diminué les symptômes inflammatoires.

…et chez l’homme
L’Élafine exprimée par ces bactéries protège aussi des lignées cellulaires intestinales humaines en culture des agressions inflammatoires similaires à celles observées dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. L’Élafine ainsi produite restaure l’équilibre et les fonctions de la muqueuse intestinale en diminuant l’inflammation et en accélérant la guérison des cellules.

Élafine (en vert) libérée par la bactérie recombinante à la surface du colon d'une souris traitée. En rouge, les cellules épithéliales. En bleu, les noyaux cellulaires.

Élafine (en vert) libérée par la bactérie recombinante à la surface du colon d’une souris traitée. En rouge, les cellules épithéliales. En bleu, les noyaux cellulaires.

JP Motta, C. Deraison, N. Vergnolle, Inserm

Les applications cliniques potentielles
Ces résultats pourraient déboucher sur une application clinique où l’Élafine serait délivrée aux patients atteints de MICI par des bactéries bénéfiques (probiotiques), déjà couramment présentes dans l’alimentation (yaourts, fromages), ce qui protégerait ces patients des symptômes inflammatoires. Selon les chercheurs «  Un tel traitement sécurisé pourrait être utilisé, même à long terme, pour le traitement des maladies inflammatoires. ».

Ces travaux ont fait l’objet d’une protection par le brevet et d’une cession de licence exclusive à un partenaire industriel, gérée par Inserm Transfert.

Infertilité : comment restaurer l’ovulation ?

Il est bien établi que l’allaitement chez la femme entraîne à la fois une augmentation de la sécrétion de l’hormone prolactine et inhibe les capacités d’une femme à ovuler. Ceci empêche la survenue d’une nouvelle grossesse trop précoce ce qui a fait que l’allaitement a été utilisé comme méthode contraceptive par le passé. A côté de cet état physiologique, il existe de nombreuses situations pathologiques où la prolactine augmente. L’une des plus fréquentes sont des tumeurs qui entrainent une trop forte sécrétion de cette hormone. Chez ces femmes existe une infertilité chronique par anovulation. Les travaux des chercheurs de l’Inserm (Unité 693 «Récepteurs stéroïdiens : physiopathologie endocrinienne et métabolique ») ont permis de découvrir le mécanisme intime des altérations de l’hyperprolactinémie sur la reproduction chez la souris.
Ces travaux sont publiés dans JCI

Les hyperprolactinémies sont une cause majeure d’anovulation, et responsables de troubles des règles et d’infertilité.

Toutefois, les mécanismes à l’origine de cette pathologie n’étaient pas finement connus. On savait seulement que l’élévation de la prolactine entrainait chez la femme une perturbation d’une des hormones les plus importantes dans la reproduction et la fertilité : la GnRH[1].

Cet effet inhibiteur de la prolactine sur les neurones à GnRH n’était pas compris car ces neurones dans leur grande majorité n’exprimaient pas le récepteur de la prolactine.

Les chercheurs ont alors émis une autre hypothèse : celle d’une action indirecte via d’autres molécules.

L’équipe de Jacques Young et de Nadine Binart à l’unité Inserm 693 « Récepteurs stéroïdiens : physiopathologie endocrinienne et métabolique »  à l’hôpital de Bicêtre a mis en évidence un effet indirect de la prolactine sur la GnRH. Ils ont démontré, en utilisant un modèle de souris de la maladie, que la prolactine inhibe en fait la sécrétion de neurones situés en amont des neurones à GnRH et essentiels à leur fonctionnement. Ces neurones, sécrètent un neuro-hormone appelée kisspeptine.

La Kisspeptine, clé de l’infertilité ?

Chez ces souris, l’hyperprolactinémie inhibe directement la sécrétion de kisspeptine et par ce fait empêche la sécrétion de GnRH et la cyclicité ovarienne. L’administration de kisspeptine permet quant à elle de rétablir la libération de GnRH et le fonctionnement cyclique des ovaires et l’ovulation malgré l’hyperprolactinémie.

Retentissement de l’hyperprolactinémie sur le cycle ovulatoire

Retentissement de l’hyperprolactinémie sur le cycle ovulatoire

©J Young/Inserm

Il s’agit là à la fois d’une découverte physiopathologique expliquant pour la première fois le lien entre l’infertilité et l’hyperprolactinémie et d’autre part une approche permettant une ouverture thérapeutique originale.

Des études sont en cours pour valider le concept chez la femme ce qui permettra de proposer une alternative thérapeutique quand il existe une résistance aux médicaments actuels.

Woman holding a positive pregnancy test against white background

©fotolia


[1] La GnRH est une l’hormone hypothalamique secrétée de façon pulsatile. Elle régule ce que l’on appelle les gonadotrophines hypophysaires LH et FSH qui permettent un fonctionnement cyclique ovarien.

Un traitement novateur pour régénérer les vaisseaux sanguins

Des équipes de l’AP-HP (Institut des vaisseaux et du sang, hôpital Lariboisière) et de l’Inserm (Unité Inserm 970 « Paris centre de recherche cardiovasculaire ») ont mis au point une stratégie de traitement novateur par autogreffe de cellules sanguines pour régénérer les vaisseaux et normaliser la circulation sanguine chez certains patients. Ces travaux, dirigés par le Pr Bernard Lévy, ont fait l’objet d’une publication dans la revue Diabetes le 1er octobre 2012*.

Les maladies cardiovasculaires ischémiques représentent un problème majeur de santé publique dans les pays développés. L’ischémie critique des membres inférieurs est une grave déficience de l’irrigation sanguine, donc de l’apport de sang oxygéné aux tissus des extrémités. Elle se manifeste, à ce niveau, par l’apparition d’ulcères et des gangrènes fréquentes, pouvant nécessiter des amputations multiples. Malgré les progrès réalisés dans la prévention des facteurs de risques et la prise en charge des complications, ces pathologies restent au premier plan de la morbidité et de la mortalité, en particulier chez les diabétiques.

Une majorité de patients atteints d’ischémie critique sont diabétiques, le plus souvent fumeurs. Au delà des traitements médicaux classiques et des techniques de chirurgie vasculaire (pontage, stents…),

les alternatives thérapeutiques sont rares et de nombreux patients n’ont plus de recours médical ni chirurgical.

Dans l’étude préclinique dirigée par le Pr Bernard Lévy, une nouvelle stratégie de thérapie cellulaire a été expérimentée chez des souris diabétiques, en procédant à l’injection par voie intraveineuse de cellules mononucléées (globules blancs, essentiellement monocytes et lymphocytes) isolées à partir du sang périphérique veineux de patients diabétiques.

L’équipe a dans un premier temps collecté les cellules du sang de patients diabétiques et les a stimulée in vitro par le complexe moléculaire éphrine B2-Fc, connu pour jouer un rôle majeur dans la formation des vaisseaux au cours du développement embryonnaire. Les cellules traitées ont ensuite été réinjectées par voie intraveineuse à des souris diabétiques, chez lesquelles une ischémie de la patte arrière a été induite.

Vaisseaux sanguins et globules rouges 

©fotolia

Cette stratégie originale a permis d’obtenir en deux semaines une régénération des vaisseaux et de restaurer l’irrigation sanguine de la patte de l’animal.

Le mécanisme principal mis en jeu repose sur la capacité des cellules sanguines traitées par l’éphrine à mobiliser et activer des cellules souches progénitrices de la moelle osseuse des souris receveuses.

Pour le Pr Bernard Lévy, « Les avantages escomptés de ce traitement sont multiples : une source de cellules d’accès facile, peu traumatique, une injection intraveineuse des cellules traitées, et la possibilité de renouveler le geste thérapeutique aussi souvent que nécessaire. En effet, la quantité de cellules prélevées en une seule fois chez le patient permettrait de réaliser une trentaine de greffes autologues. »

Ce procédé très novateur de régénération vasculaire, mis au point en collaboration avec l’unité Inserm 970 (PARCC), l’équipe du Pr Pierre-Jean Guillausseau (service de Médecine interne 2, hôpital Lariboisière, AP-HP) et celle du Pr Jean-Jacques Mourad (service de Médecine interne, hôpital Avicenne, AP-HP), fera l’objet prochainement d’un premier essai préclinique de phase I chez l’homme.

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

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

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

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

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

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

L’effet « coupe-faim » des protéines élucidé

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

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

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

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

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

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

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

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

Pourquoi l’organisme réagit-il différemment, selon les individus, à un régime riche en graisse ?

Une alimentation riche en graisse déséquilibre notre flore intestinale. La composition de cette flore conditionnerait la façon dont l’organisme développe certaines pathologies métaboliques comme le diabète, en dehors de toute modification génétique, du sexe, de l’âge et d’un régime alimentaire particulier. C’est ce que viennent de montrer Rémy Burcelin et Matteo Serino, chercheurs dans l’unité Inserm 1048 « Institut des maladies métaboliques et cardiovasculaires (I2MC) », Université Toulouse III – Paul Sabatier. Des additifs nutritionnels (les gluco-oligosaccharides, fibres alimentaires) visant le microbiote intestinal pourraient empêcher le développement de troubles du métabolisme. Ces résultats sont publiés dans la revue Gut d’Avril 2012.

La flore intestinale ou microbiote intestinal constitue l’ensemble des bactéries vivant dans notre tube digestif. Elle regroupe environ mille espèces bactériennes différentes se nourrissant en partie de ce que nous ingérons. Chaque individu est doté d’une flore intestinale spécifique et d’un métabolisme qui diffère suivant le régime alimentaire suivi. Des études précédentes ont montré, chez la souris, qu’une alimentation riche en graisse est capable de déséquilibrer la flore intestinale, entrainant ainsi des maladies métaboliques telles que le diabète ou l’obésité.

L’équipe de Rémy Burcelin (Unité Inserm 1048, Université Toulouse III – Paul Sabatier) a étudié l’action d’une alimentation grasse (Alimentation diabétogène et non obésitogène), sur la flore intestinale, pendant trois mois, chez des souris mâles du même âge ayant toutes le même fond génétique. La plupart d’entre-elles sont devenues diabétiques en restant maigres mais quelques-unes, toujours maigres, sont restées non-diabétiques. Pour confirmer l’hypothèse selon laquelle la flore intestinale est impliquée dans la façon dont l’organisme réagit face à un régime alimentaire riche en gras, l’équipe de recherche s’est penchée sur le profil microbien de différents types de souris (maigre-diabétique et maigre non diabétique, indiquant deux phénotypes). Ils ont montré que les bactéries de la flore intestinale n’étaient pas présentes en même quantité chez les souris, selon qu’elles étaient diabétiques ou non. Les souris maigres diabétiques sont caractérisées par une flore composée majoritairement de bactéries de type « Bacteroidetes » à la différence des souris maigres non diabétiques, caractérisées par une flore composée majoritairement de bactéries de type « Firmicutes ».

La flore intestinale est-elle la cause ou la conséquence
des maladies métaboliques ?

Pour répondre à cette question, l’équipe de Rémy Burcelin a modifié directement la flore intestinale d’un groupe de souris en ajoutant des fibres alimentaires, des gluco-oligosaccharides, à leur régime en haute teneur en graisse. « La plupart des caractéristiques physiologiques ont été modulées par l’ajout de ces fibres. Le métabolisme des souris traitées avec ces fibres est proche de celui des souris maigres et non diabétiques. Cependant, la flore intestinale des souris traitées par les fibres est devenue très différente par rapport à celle des autres phénotypes observés » précise Matteo Serino.

L’équipe de Rémy Burcelin conclut que « la flore intestinale pourrait orienter le métabolisme vers un état diabétique ou non suivant son profil. Si on ne peut pas comparer la flore bactérienne d’une souris à celle d’un homme (2% seulement de superposition), certains mécanismes inflammatoires liés à certaines bactéries, comme le Faecalibacterium prausnitzii, semblent être les mêmes. » Selon les chercheurs, les bactéries présentent dans la flore intestinale pourraient prédire la survenue du diabète. « Il est possible qu’une supplémentation en fibre, ciblant la flore intestinale, empêche l’apparition de maladies métaboliques (comme le diabète) même en cas de régime riche en graisse », ajoute Matteo Serino.

Ce projet a été subventionné en partie par le programme de recherche « Florinflam » financé par l’ANR ainsi que par le programme de recherche FLORINASH financé par le 7ème programme de la Commission européenne.
FLORINASH (Prevention and treatment of non-alcoholic fatty liver disease) est un projet coordonné par l’Inserm sous la direction de Rémy Burcelin, directeur de recherche Inserm et qui regroupe 6 partenaires dans 4 pays d’Europe.

Le gardien de l’horloge biologique en cause dans le diabète

Depuis quelques années, on sait que les troubles du sommeil augmentent le risque de devenir diabétique. Une équipe franco-britannique coordonnée par Philippe Froguel du laboratoire Génomique et maladies métaboliques (CNRS /Université Lille 2/Institut Pasteur de Lille, Fédération de recherche EGID) (1) en collaboration avec l’équipe de Ralf Jockers (Institut Cochin, CNRS/Inserm/Université Paris Descartes, Paris),) vient d’établir la responsabilité d’un gène clé de la synchronisation du rythme biologique dans le diabète de type 2. Les chercheurs lillois et Parisiens ont montré que des mutations du gène du récepteur de la mélatonine, l’hormone de la nuit qui induit le sommeil, augmentent près de 7 fois le risque de développer un diabète. Publiés le 29 janvier 2012 dans Nature Genetics, ces travaux pourraient déboucher sur de nouveaux médicaments pour soigner ou prévenir cette maladie métabolique.

Le diabète le plus fréquent est celui de type 2. Caractérisé par un excès de glucose dans le sang et une résistance croissante à l’insuline, il touche 300 millions de personnes dans le monde, dont 3 millions en France. Ce chiffre devrait doubler dans les prochaines années du fait de l’épidémie d’obésité et la disparition des modes de vie ancestraux. Lié à une alimentation riche en graisses et glucides, ainsi qu’au manque d’activité physique, on sait aussi que certains facteurs génétiques peuvent favoriser son apparition. Par ailleurs, plusieurs études ont montré que des troubles de la durée et la qualité du sommeil sont aussi des facteurs à risque importants. Par exemple, les travailleurs faisant les « trois huit » ont plus de risques de développer la maladie. Jusqu’à présent, aucun mécanisme reliant le rythme biologique et le diabète n’avait été décrit.

Les chercheurs se sont intéressés au récepteur d’une hormone appelée mélatonine, produite par la glande épiphyse (2) lorsque l’intensité lumineuse décroit. Cette hormone, aussi connue sous le nom d’hormone de la nuit, est en quelque sorte le « gardien » de l’horloge biologique : c’est elle qui la synchronise avec la tombée de la nuit. Les chercheurs ont séquencé le gène MT2 qui code pour son récepteur chez 7600 diabétiques et sujets présentant une glycémie normale. Ils ont trouvé 40 mutations rares qui modifient la structure protéique du récepteur de la mélatonine. Parmi ces mutations, 14 rendaient non fonctionnel ce récepteur. Les chercheurs ont alors montré que chez les porteurs de ces mutations, qui les rendent insensibles à cette hormone, le risque de développer le diabète est près de sept fois plus élevé.

On sait que la production d’insuline, l’hormone qui contrôle le taux de glucose dans le sang, décroit durant la nuit afin d’éviter que l’individu ne souffre d’une hypoglycémie. En revanche, durant le jour, la production d’insuline reprend car c’est le moment où l’individu s’alimente et doit éviter l’excès de glucose dans le sang. Le métabolisme et le rythme biologique sont intrinsèquement liés. Mais ces résultats sont les premiers à démontrer l’implication directe d’un mécanisme de contrôle des rythmes biologiques dans le diabète de type 2.

Ces travaux pourraient déboucher sur de nouveaux traitements du diabète à visées préventive ou curatrice. En effet, en jouant sur l’activité du récepteur MT2, les chercheurs pourraient contrôler les voies métaboliques qui lui sont associées (3). Par ailleurs, ces travaux démontrent l’importance du séquençage du génome des patients diabétiques afin de personnaliser leur traitement. En effet, les causes génétiques du diabète sont nombreuses et l’approche thérapeutique devrait être adaptée aux voies métaboliques touchées par une dysfonction chez chaque patient.

Notes :
(1) Travaux réalisés en collaboration avec l’Imperial College London, le Sanger centre de Cambridge.
(2) Petite glande endocrine de l’épithalamus du cerveau des vertébrés.
(3) À noter qu’il existe déjà des médicaments qui miment l’action de la mélatonine et sont utilisés pour traiter le décalage horaire et la dépression saisonnière, liée au raccourcissement des jours en hiver.

Obésité : notre second cerveau serait-il trop efficace ?

Des scientifiques de l’Inserm viennent de mettre en évidence qu’un régime riche en graisse et en sucre empêche la destruction des neurones du système nerveux entérique chez la souris. En ralentissant le vieillissement naturel de ce second cerveau, ce régime particulier contribuerait au développement de l’obésité. C’est la conclusion surprenante d’un projet de recherche franco-allemand coordonné par Michel Neunlist, directeur de recherche à l’Inserm et Raphaël Moriez de l’Unité Inserm 913 « Neuropathies du système nerveux entérique et pathologies digestives : implication des cellules gliales entériques » à Nantes. Trop nombreux, ces neurones seraient alors trop efficaces et accélèreraient la vidange gastrique. Cet effet pourrait contribuer au développement de l’obésité en diminuant les signaux de satiété et en augmentant ainsi la prise alimentaire. Ces travaux sont publiés dans The Journal of Physiology.


© Inserm

Le mini cerveau de la faim

En plus de notre cerveau qui contrôle l’ensemble des fonctions physiologiques, notre organisme dispose d’un second cerveau chargé de réguler les fonctions digestives. Cet autre cerveau, ou système nerveux entérique (SNE), est situé tout le long du tube digestif ; il est composé de plus de 100 millions de neurones faisant ainsi du tube digestif le second organe neurologique de notre corps. Le SNE joue un rôle central dans le contrôle de nombreuses fonctions allant de la régulation de la motricité digestive (vidange gastrique, transit colique), à l’absorption des nutriments en passant par le contrôle des fonctions de la barrière intestinale, barrière qui protège des agents pathogènes extérieurs.

Depuis quelques années les chercheurs découvrent le rôle clef du SNE, véritable acteur dans de nombreuses pathologies non seulement digestives (maladies fonctionnelles digestives, maladies inflammatoires chroniques intestinales) mais aussi extra-digestives (maladie de Parkinson). De manière surprenante, alors que l’obésité est une pathologie en très nette augmentation et représente un véritable défi en santé publique, très peu de données sur l’implication du rôle du SNE dans cette pathologie existent. Ceci est d’autant plus surprenant que le SNE joue aussi un rôle central dans le contrôle des fonctions clés nécessaires à l‘absorption des aliments et aussi à la régulation de la prise alimentaire.

Afin de disposer d’éléments plus précis sur le sujet, les chercheurs (1) ont étudié l’impact d’un régime riche en sucre et graisse sur le SNE et ses répercussions sur la vidange gastrique et le transit intestinal.

En empêchant la maturation du second cerveau un régime riche en graisse et en sucre contribuerait au développement de l’obésité.

Ces travaux ont mis en évidence, de manière inattendue, que ce régime administré à des souris jeunes, prévenait la perte de neurones observée normalement chez les animaux contrôles au cours du temps.

« Nous pensons qu’en empêchant l’évolution naturelle du système nerveux entérique au cours du temps, le régime riche en graisse et sucre empêcherait le tube digestif de s’adapter à un régime correspondant à l’âge adulte et maintiendrait son phénotype jeune correspondant à une période de la vie où la prise alimentaire est maximale » déclare Raphaël Moriez.

D’un point de vue fonctionnel, cette neuroprotection induite par le régime hypercalorique conduit à une modification des fonctions gastriques. Ainsi, chez les animaux recevant le régime riche en graisse et sucre, la vidange gastrique est trop rapide par rapport aux animaux contrôles et pourrait directement contribuer au développement de l’obésité en diminuant les signaux de satiété et en augmentant ainsi la prise alimentaire. Ce même phénomène d’accélération de la vidange gastrique est observé chez les patients obèses.

D’un point de vue physiologique, cet effet ‘neuroprotecteur’ du régime hypercalorique est associé à une augmentation de la production gastrique d’un facteur neuroprotecteur, le GDNF, lui-même induit par la leptine, une hormone désormais bien connue pour réguler la satiété chez l’homme.

Ces travaux mettent en exergue la capacité des nutriments à moduler le fonctionnement du second cerveau et le rôle de ce cerveau dans le développement de l’obésité, en particulier juvénile. A terme, la prévention de pathologies neurodégénératives digestives voire du système nerveux central pourrait être modifiée par des approches nutritionnelles.

Note
(1) De l’Unité Inserm U913 de l’Université de Nantes en collaboration avec des chercheurs allemands (Université de Munich) et de l’UMR Inserm U773

Maladie de Charcot-Marie-Tooth et maladies rénales : un gène commun en cause

La maladie de Charcot-Marie-Tooth (MCMT), une maladie neurologique grave, peut être associée, dans certains cas, à des maladies du rein. Jusqu’à présent, aucune base génétique ou physiologique commune n’a été décrite pour expliquer cette association. L’équipe de Corinne Antignac, directrice de l’unité mixte de recherche Inserm/Université Paris Descartes « Néphropathies Héréditaires et rein en développement » de l’hôpital Necker – Enfants malades (AP-HP) vient de mettre en évidence le rôle d’un gène (INF2) qui, lorsqu’il est muté, est la cause majeure de l’association entre ces deux maladies. Bien que les cellules du rein (podocytes) et les cellules qui entourent les nerfs (cellules de Schwann) n’aient pas la même fonction, cette découverte met l’accent sur le rôle d’une machinerie cellulaire commune. Les résultats sont publiés dans la revue The New England Journal of Medicine datée du 22 décembre 2011.

La maladie de Charcot-Marie-Tooth (MCMT) est une maladie neurologique héréditaire qui touche environ une personne sur 2500. Elle se caractérise par une faiblesse musculaire progressive qui atteint notamment les extrémités des membres. Cette affection est liée à l’atteinte des nerfs périphériques (reliant la moelle épinière aux muscles) qui perturbe la conduction de l’influx nerveux. Des cas de maladies rénales ont été répertoriés chez les patients atteints de la maladie de Charcot-Marie-Tooth. Plus récemment, des mutations du gène INF2 ont été identifiées chez des patients atteints de maladies rénales. Or on sait que certaines protéines interagissant avec la formine INF2 codées par le gène INF2 sont étroitement liées au processus de myélinisation, c’est-à-dire la formation d’une gaine de protéines de myéline autour des nerfs qui favorise la conduction des influx nerveux. Dans l’étude publiée cette semaine, les chercheurs ont émis l’hypothèse selon laquelle des mutations du gèneINF2 seraient impliqués dans la MCMT et ont cherché à expliquer le point commun entre la maladie rénale et neurologique.

L’équipe de Corinne Antignac de l’unité mixte de recherche Inserm/Université Paris Descartes de l’hôpital Necker – Enfants malades (AP-HP) a analysé les profils génétiques de 16 patients atteints à la fois de la MCMT et d’une maladie rénale. Les chercheurs ont montré que pour 75% des cas, le gène INF2 est muté. « La mutation du gène INF2 est une cause majeure de l’association entre la maladie de Charcot-Marie-Tooth et la maladie rénale » explique Corinne Antignac. Les chercheurs ont montré que la protéine INF2 (de la famille des formines) issue du gène INF2 est localisée à la fois dans les cellules qui tapissent la paroi des capillaires du rein (podocytes) et dans les cellules de Schwann qui entourent les nerfs. Les chercheurs ont voulu savoir quelles étaient les conséquences de la mutation d’INF2 dans ces cellules.

Les podocytes et les cellules de Schwann ont la particularité d’avoir un squelette cellulaire très développé qui est essentiel au transport des molécules synthétisées dans les cellules. Dans le cas où le gène INF2 est muté, « Nous avons observé la désorganisation du squelette des podocytes et des cellules de Schwann qui assure normalement le déplacement de protéines telles que celles de la myéline et son maintien le long des terminaisons nerveuses » explique Corinne Antignac. Au niveau des nerfs, en absence de myéline, l’influx nerveux est ralenti et perturbe la transmission de l’information. « Le rôle de la myéline au niveau des nerfs explique l’association entre la mutation du gène et l’atteinte neurologique des malades de Charcot-Marie-Tooth. Il nous reste cependant à élucider le rôle potentiel de certaines protéines de la myéline présentes au niveau des podocytes qui expliquerait les lésions rénales » ajoute-t-elle.

Podocytes : Cytosquelette très développé marqué en rouge. Microscopie en fluorescence - © Corinne Antignac / Inserm

© Corinne Antignac / Inserm – Podocytes : Cytosquelette très développé marqué en rouge. Microscopie en fluorescence

Cellules de Schwann. Cytosquelette très développé marqué en rouge. Microscopie en fluorescence. © Corinne Antignac / Inserm

© Corinne Antignac / Inserm – Cellules de Schwann. Cytosquelette très développé marqué en rouge. Microscopie en fluorescence.

Bien que les cellules étudiées aient des fonctions très différentes, ces observations ont permis de mettre en évidence une machinerie cellulaire commune. 

« Nous pensons que ce type de mutation est en cause dans d’autres maladies, comme la surdité observée chez certains patients avec la MCMT car on sait que des anomalies d’une protéine de la famille d’INF2 peuvent induire une surdité « , conclut Corinne Antignac.

Vers un vaccin plus sûr contre la maladie d’Alzheimer

Des facteurs génétiques influencent la réponse immunitaire aux vaccins contre la maladie d’Alzheimer, l’une des pistes thérapeutiques les plus prometteuses contre cette pathologie. C’est ce qu’a étudié, dans un modèle chez la souris, l’équipe du professeur Pierre Aucouturier, Laboratoire Système Immunitaire et Maladies Conformationnelles (Inserm / UPMC) de l’Hôpital Saint-Antoine. Ces travaux montrent, qu’en plus des molécules du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH), qui présentent l’antigène vaccinal aux cellules immunitaires, des facteurs génétiques, contrôlant certaines cellules immunitaires, influencent la qualité de la réponse à la vaccination. Ces résultats pourraient permettre de prévenir des réactions neuroinflammatoires, obstacle majeur à l’utilisation du vaccin contre la maladie d’Alzheimer chez l’homme. Cette étude vient d’être publiée dans The Journal of Immunology.

Vaccination, copyright Inserm, M. Depardieu

© Inserm, M. Depardieu – Vaccination

Depuis le début des années 2000, la recherche sur la maladie d’Alzheimer s’est orientée en partie sur l’étude d’un vaccin constitué du peptide amyloïde ß (Aß), dont l’accumulation dans le cerveau est notamment responsable de la pathologie. La vaccination de patients avec ce peptide a entraîné des réactions neuro-inflammatoires graves chez 6% d’entre eux. Afin de mettre au point un vaccin plus sûr et plus efficace, il est donc primordial de comprendre les facteurs qui influencent les réponses de l’organisme au peptide Aß.

La clé du vaccin serait génétique

L’équipe mixte de recherche Inserm/UPMC de Pierre Aucouturier, avec Cécile Toly-Ndour et Guillaume Dorothée, a mené ses travaux sur des souris exprimant différentes formes du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH). Ces molécules, dont le rôle est de présenter les antigènes aux cellules immunitaires, présentent une importante diversité génétique qui peut expliquer des réponses différentes. En effet, des souris aux CMH différents présentent des réactions immunitaires cellulaires différentes après vaccination par le peptide Aß. Les chercheurs sont ensuite allés plus loin. En exprimant le CMH d’une lignée de souris chez une autre, ils ont montré que des facteurs indépendants du CMH mais liés au fond génétique, influencent de façon dominante la réponse anti-Aß. Ils ont ensuite prouvé que ces facteurs mettent en jeu une sous-population de globules blancs, les lymphocytes T régulateurs.

Ces résultats apportent une nouvelle piste pour orienter les cellules immunitaires de manière favorable, et ainsi améliorer l’approche immunothérapeutique, qui reste un des espoirs majeurs contre la maladie d’Alzheimer. Ces observations menées sur la souris demandent cependant à être validées chez l’homme.

Neuropaludisme : des mécanismes de type allergique impliqués

Des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec l’Inserm et l’Université Paris Diderot, ont mis en évidence chez la souris le rôle d’un processus inflammatoire dans le développement du neuropaludisme, l’une des manifestations les plus graves du paludisme qui touche principalement les jeunes enfants. Cette découverte, si elle se confirmait chez l’homme, ouvrirait de nouvelles pistes thérapeutiques pour prévenir cette maladie. Cette étude vient de paraître sur le site de Journal of Experimental Medicine.

Neutrophile exprimant à sa surface les composants du récepteur de haute affinité pour l’IgE (vert, rouge et jaune) chez la souris infectée par le parasite Plasmodium

© Institut Pasteur – Neutrophile exprimant à sa surface les composants du récepteur de haute affinité pour l’IgE (vert, rouge et jaune) chez la souris infectée par le parasite Plasmodium

Le neuropaludisme est une forme très sévère du paludisme touchant principalement les enfants de moins de cinq ans. Cette maladie, qui se manifeste par une forte fièvre et des convulsions suivies de coma, est responsable, quand elle n’est pas mortelle, de séquelles neurologiques très graves.

Une étude de l’Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec l’Inserm et l’Université Paris Diderot, s’est intéressée à la façon dont le neuropaludisme survient quand la réponse immunitaire est mal contrôlée au niveau du cerveau. Dirigés par Salaheddine Mécheri de l’unité de Biologie des interactions hôtes-parasites à l’Institut Pasteur, ces travaux ont pu démontrer que le développement du neuropaludisme n’était pas directement lié au parasite se développant dans le globule rouge mais à la mise en place de novo d’un processus inflammatoire de type allergique.

Dans des modèles murins mimant la pathologie humaine, les chercheurs ont montré que le parasite induit la production d’un récepteur pour les anticorps de type Immunoglobulines E (IgE), les acteurs essentiels de l’allergie, sur un type particulier de globules blancs, les neutrophiles. Or, les neutrophiles sont des cellules du système immunitaire généralement dépourvues de ce type de récepteur. Le couple IgE/récepteur ainsi formé provoque alors une cascade d’événements inflammatoires à l’origine du neuropaludisme.
Pour confirmer ce résultat, les chercheurs ont administré ces neutrophiles dotés du récepteur à des souris résistantes au neuropaludisme (dénuées de ce récepteur). Ils ont pu ainsi valider que la formation du couple IgE/récepteur était indispensable au développement de la maladie.

Cette étude apporte de nouveaux éclairages dans la compréhension du neuropaludisme expérimental. Les chercheurs s’attachent maintenant à identifier la présence de ces neutrophiles et de ce mécanisme chez l’homme, une avancée qui ouvrirait la voie vers une cible thérapeutique potentielle. En effet, les traitements anti-allergiques, dirigés contre les récepteurs des IgE pour prévenir les phénomènes d’allergie chez certains individus, pourraient alors être utilisés comme traitement préventif contre le neuropaludisme.

fermer