L’athérosclérose ou accumulation de plaques graisseuses sur la paroi artérielle est à l’origine de la plupart des maladies cardiovasculaires. Alors que les lymphocytes B du système immunitaire étaient considérés jusqu’alors comme des éléments de protection contre la formation de ces plaques, des chercheurs du « Paris Centre de recherche cardiovasculaire » (unité 970 Inserm) réfutent cette hypothèse sur trois modèles animaux. Ils montrent à l’inverse que des anticorps dirigés contre ces cellules de l’immunité et très efficaces en traitement du lupus ou de la polyarthrite rhumatoïde protègent significativement contre l’athérosclérose. Ces travaux, en cours de validation par un essai clinique chez l’homme, sont publiés dans The Journal of Experimental Medicine. Ils pourraient notamment offrir de nouvelles perspectives en prévention des récidives après un infarctus du myocarde.

L’athérosclérose est une pathologie inflammatoire des artères déclenchée par plusieurs facteurs, notamment l’augmentation du cholestérol, et caractérisée par une accumulation de lipides dans la paroi artérielle, sous forme de plaques. La rupture de ces plaques est à l’origine de la majorité des maladies cardiovasculaires (infarctus du myocarde, accident vasculaire cérébral) et responsable de la première cause de mortalité dans les pays industrialisés. Il est donc essentiel de repérer les patients à risque et de comprendre la progression de la maladie, pour la prévenir et la traiter.

Athérosclérose à divers stades au sein d’un vaisseau. Cliché le plus clair : normal, cliché le plus foncé : athérosclérose massive. © Inserm, JC Fruchart

La réponse immunitaire (macrophages, lymphocytes B, lymphocytes T), variable selon les individus, joue un rôle important dans la progression de ces plaques d’athérome et la survenue des complications des maladies cardiovasculaires. A ce jour le rôle attribué à l’ensemble des lymphocytes B semblait protecteur de l’athérosclérose.

Pourtant, les travaux dirigés par Ziad Mallat réfutent aujourd’hui clairement cette hypothèse. Les chercheurs démontrent en effet que l’utilisation d’un anticorps dirigé contre les lymphocytes B et entraînant la disparition de 96% d’entre eux fournit une protection significative contre le développement de l’athérosclérose dans 3 modèles expérimentaux chez la souris. Cet anticorps dirigé contre une protéine de surface des cellules B est utilisé très efficacement chez l’homme en traitement de certaines pathologies inflammatoires. L’effet protecteur est en partie lié à une désactivation parallèle des lymphocytes T qui produisent alors moins d’interféron gamma, une hormone du système immunitaire favorisant l’athérosclérose, et plus d’interleukine-17, une hormone protectrice.

Ces résultats ont des implications cliniques importantes. Ils suggèrent que les traitements dirigés contre les lymphocytes B, actuellement administrés à des patients souffrant de maladies inflammatoires comme le lupus ou la polyarthrite rhumatoïde, pourraient réduire le risque cardiovasculaire. Des essais cliniques ont été engagés en ce sens par l’équipe et visent à évaluer l’étendue de l’athérosclérose avant et après traitement chez ces patients.
Les chercheurs envisagent également d’autres applications cliniques, notamment évaluer cet anticorps en traitement à court terme du risque de récidive après un infarctus du myocarde.

La metformine est le médicament le plus prescrit pour traiter les patients atteints de diabète de type 2 appelé aussi diabète non insulinodépendant. Cette molécule réduit l’hyperglycémie en diminuant la production de glucose par le foie. Dans un article publié le 1er juillet 2010 dans The Journal of Clinical Investigation, une équipe de chercheurs français vient d’identifier le mécanisme non élucidé d’inhibition de la production hépatique de glucose par la metformine.

La metformine est un antidiabétique oral commercialisé en France depuis 1979 sous l’appellation de Glucophage®. Ce médicament est utilisé avec succès depuis plus de 40 ans dans le traitement du diabète de type 2, en particulier chez les patients en surpoids ou obèses, pour son efficacité, sa faible capacité à provoquer des hypoglycémies et l’absence de prise de poids. Malgré ces performances et une large utilisation, le mécanisme d’action de la metformine reste mal compris.

Chez les personnes atteintes de diabète de type 2, la glycémie se maintient au-dessus des valeurs normales. À long terme, de graves complications vasculaires peuvent survenir si la glycémie n’est pas abaissée. Chez les diabétiques de type 2, la metformine réduit l’hyperglycémie par inhibition de la production excessive de glucose par le foie.

En 2001, une équipe américaine a montré que la metformine active une enzyme sensible aux variations des niveaux d’énergie dans la cellule : l’AMPK (AMP-activated protein kinase). Depuis quelques années, il est admis mais pas formellement démontré que la metformine améliore l’hyperglycémie en inhibant les gènes responsables de la production de glucose dans le foie via l’activation de l’AMPK.

La metformine inhibe la production de glucose en diminuant le niveau énergétique du foie

Dans cette nouvelle étude, Marc Foretz, chercheur au CNRS, Benoit Viollet, chercheur à l’Inserm et leur équipe (Inserm U1016, CNRS, UMR8104, Université Paris Descartes) ont démontré que la modulation de l’activité de l’AMPK n’a pas de conséquence directe sur la régulation de la production de glucose par le foie. De plus, ils ont prouvé que le mode d’action à court terme de la metformine est indépendant de l’AMPK et d’un effet génique. Finalement, ces chercheurs montrent que le médicament inhibe la production de glucose hépatique par un mécanisme purement énergétique en modifiant le fonctionnement des mitochondries, un organite cellulaire produisant de l’énergie sous forme d’ATP(1).

En effet, la formation de glucose par le foie nécessite un apport important d’énergie sous forme d’ATP. L’administration de metformine entraîne une diminution modérée de la production d’ATP dans les cellules du foie mais suffisante pour réduire le flux de la production de glucose hépatique.

Mécanisme d’action de la metformine © M. Foretz/CNRS

Par ailleurs, les chercheurs suggèrent qu’un autre mécanisme pourrait être impliqué dans l’action antidiabétique de la metformine sur le long terme. Ils proposent que l’activation de l’AMPK par la metformine pourrait améliorer la stéatose hépatique, une accumulation de lipides dans le foie fréquemment associée au diabète de type 2. Cette seconde voie déclencherait une meilleure sensibilité à l’insuline et empêcherait l’emballement de la production hépatique de glucose. Ce travail a permis d’identifier un nouveau mécanisme permettant le contrôle de la production de glucose dans le foie et offre également des perspectives thérapeutiques dans le traitement de la stéatose hépatique.

(1) L’adénosine triphosphate ou ATP sert notamment à emmagasiner et à transporter de l’énergie dans la cellule.

Quelques semaines après la journée mondiale du rein, des scientifiques, dirigés par Dil Sahali (Unité Inserm 955(1) « Institut Mondor de recherche biomédicale » et service de néphrologie(2) de l’hôpital Henri-Mondor-AP-HP), en collaboration avec les unités Inserm 702 (Pierre Ronco) et 686 (Véronique Bernard), percent les mécanismes moléculaires en cause dans une maladie rare du rein. Cette maladie appartient au groupe des syndromes néphrotiques qui se déclarent chez un Français sur 5 000 chaque année. La maladie se manifeste brutalement par une fuite massive de protéines dans les urines. En l’absence de réponse au traitement, elle peut conduire à une insuffisance rénale. Leurs travaux paraissent le 18 mai 2010 dans la revue Science signaling.

Maladie rénale rare, le syndrome néphrotique acquis à rechute se développe le plus souvent sous forme chronique. Il se caractérise par la fuite de protéines dans les urines, ce qui provoque une forte baisse du taux de protéines dans le sang et entraine un gonflement soudain du corps (ou œdèmes). A moyen ou long terme, les conséquences de la maladie peuvent être lourdes : thrombose vasculaire, hypertension artérielle, retard de croissance, infertilité par exemple, mais surtout insuffisance rénale au stade terminal.

Jusqu’à présent, les connaissances sur les mécanismes moléculaires à l’origine du syndrome restaient limitées. L’efficacité des traitements corticoïdes(3) et immunosuppresseurs contre la maladie laissait supposer qu’un dysfonctionnement du système immunitaire en était à l’origine. Le rein ne serait donc que la cible fonctionnelle d’une désorganisation du système immunitaire.

Par une approche moléculaire, l’équipe a pu identifier un gène anormalement exprimé dans les cellules de patients atteints par la maladie : le gène c-mip. Ce gène, qui ne s’exprime pas chez les individus sains, s’exprime à l’inverse dans les cellules de l’immunité et dans les podocytes au cours du syndrome néphrotique acquis à rechutes.

Un point sur les podocytes :

Ce sont des cellules épithéliales hautement différenciées (Po), ancrées grâce à leurs prolongements en forme de doigts (les pédicelles, pe) à la face externe des anses capillaires du glomérule.
Les podocytes baignent dans l’urine primitive contenue dans l’espace urinaire (Eu).
Ces pédicelles s’entrelacent entre podocytes voisins, formant un réseau de fentes, imperméable aux protéines.
Ce réseau constitue la dernière barrière contre la perte de protéines dans le rein, perte qui engendrerait une protéinurie massive.

© Inserm, D. Dahali

La présence du gène c-mip dans les podocytes humains a incité les chercheurs à l’introduire dans les podocytes de souris saines. Celles-ci développaient alors une protéinurie massive, révélant une étroite relation entre l’expression du gène c-mip dans les podocytes et la survenue d’une protéinurie. Par ailleurs, les souris manipulées présentaient les caractéristiques biologiques et histologiques du syndrome néphrotique observées en pathologie humaine. Restait alors à comprendre comment une surexpression de ce gène dans les podocytes impliquait une telle protéinurie. Pour répondre à cette nouvelle question, l’équipe a étudié le fonctionnement du gène c-mip au sein des podocytes en identifiant les protéines avec lesquelles il interagit. Leur travail a permis d’identifier la liaison physique de c-mip avec la protéine Fyn, hautement impliquée dans l’organisation du cytosquelette(4). Cette liaison perturbe l’activité des podocytes et désorganise leur cytosquelette, expliquant la fuite massive des protéines dans les urines.

Dans un dernier temps et afin de confirmer leurs observations, les chercheurs ont « éteint » l’expression du gène c-mip chez les souris atteintes d’un syndrome néphrotique expérimental. Celles-ci ne développaient alors plus de protéinurie massive. Ces expériences de thérapie génique in vivo confirment que l’extinction du gène c-mip endogène chez ces souris empêche le développement d’une protéinurie.

La dissection des mécanismes moléculaires à l’origine de la protéinurie réalisée dans cette étude apporte un éclairage inédit sur les mécanismes moléculaires du syndrome néphrotique acquis à rechutes. Pour Dil sahali : « Le fait que l’extinction du gène in vivo empêche le développement de la protéinurie permet d’envisager des implications thérapeutiques chez l’homme. »

(1) L’unité Inserm 955 est dirigée par le Pr Georges Guellaen.
(2) Le service de néphrologie est dirigé par le Pr Philippe Lang.
(3) Les corticoïdes sont des hormones naturellement produites par les glandes surrénales et utilisées comme anti-inflammatoires.
(4) Le cytosquelette est le réseau de fibres intracellulaires qui confère à la cellule l’essentiel de ses propriétés mécaniques

Massivemement utilisés pour traiter l’hypertension artérielle, les thiazidiques agissent selon un mode d’action simple : ils favorisent l’élimination urinaire d’eau corporelle, ce qui réduit la pression artérielle et, par voie de conséquence, limite l’hypertension artérielle. Jusqu’à maintenant, une unique cible était connue pour cette classe de médicaments. Dans un travail à paraître dans l’édition en ligne du Journal of Clinical Investigation, une équipe de chercheurs dirigée par Dominique Eladari (Unité Inserm 872 « Centre de recherche des Cordeliers » – Inserm, CNRS, UPMC, Université Paris Descartes), en collaboration avec des scientifiques allemands, suisses et américains, a pu caractériser une nouvelle cible des thiazidiques.

L’hypertension artérielle est une maladie fréquente, qui augmente avec l’âge. Ses origines sont multiples mais elle peut, entre autres, être causée par une rétention anormale de sel (ou chlorure de sodium).
Lorsque nous ne présentons pas d’hypertension, la quantité de sel dans notre organisme reste constante grâce à un équilibre entre nos apports alimentaires et notre élimination urinaire. Ce sont les transporteurs de sodium qui se chargent de maintenir cet équilibre, qualifié de balance « sodée ».

Les thiazidiques sont les médicaments les plus largement utilisés contre l’hypertension artérielle. Ils correspondent d’ailleurs au plus ancien traitement employé pour contrer l’hypertension. En inhibant un transporteur de sodium spécifique ils favorisent l’élimination urinaire de cet ion. Cela a pour conséquence de diminuer le volume sanguin et le débit cardiaque et fait chuter la pression artérielle. Tout comme l’ensemble des médicaments qui augmentent l’élimination urinaire d’eau et de sodium, ils sont qualifiés de diurétiques.
Le mode d’action des diurétiques est bien connu, ils bloquent sélectivement les protéines en charge de la réabsorption du sodium qui sont présentes à la surface des cellules de l’épithélium rénal. Cette action a pour conséquence un accroissement de l’excrétion de sodium dans les urines.

La cible des diurétiques thiazidiques est déjà connue, il s’agit d’une protéine spécialisée, le transporteur de sodium NCC. Ce transporteur est retrouvé au niveau des cellules épithéliales rénales dans le tube contourné distal (cf. schéma ci-dessous). Pourtant, bien que la cible des thiazidiques s’exprime exclusivement dans le rein, certains effets engendrés par cette classe de médicament se produisent hors du rein : altération de la tolérance au glucose, augmentation de la masse minérale osseuse, etc. Aucune explication ne permettait jusqu’alors de comprendre ces observations, si ce n’est l’existence d’une éventuelle autre cible pour ces molécules.

Cette hypothèse avait déjà été émise il y a quelques années. Des études montraient alors que les thiazidiques peuvent bloquer la moitié de la réabsorption du sodium dans la partie terminale du néphron(1) où le seul transporteur de sodium identifié – le canal à sodium épithélial ENaC – est insensible au médicament.
L’ensemble de ces constatations a conduit l’équipe de Dominique Eladari à rechercher une nouvelle cible qui soit à la fois sensible aux diurétiques thiazidiques et présente dans la partie terminale du néphron.

Localisation des différents transporteurs d’ions le long du néphron et médicaments qui leur sont associés

© D. Eladari, Inserm 872 Localisation des différents transporteurs d’ions le long du néphron et médicaments qui leurs sont associés

CC = canal collecteur
TCN = Tube connecteur
TCD = Tube contourné distal
TCP = Tube contourné proximal
BLAH = Branche large ascendante de l’Anse de Henlé

Le transporteur de sodium NCC figurant ci-contre est la cible spécifique connue jusqu’alors des thiazidiques.
Chacun des autres traitements mentionnés cible au moins un autre transporteur d’ions.

Les chercheurs ont d’abord totalement inactivé le canal à sodium épithélial ENaC. De façon étonnante cette inactivation n’a pas bloqué le transport de sodium. Cette première observation laisse supposer l’existence d’un second transporteur de sodium présent dans la partie terminale du néphron qui serait sensible aux thiazidiques.

Les chercheurs se sont ensuite de nouveau intéressés au transporteur de sodium NCC, qui est la cible classique des thiazidiques. Ils ont vérifié leur activité chez des souris pour lesquelles le transporteur de sodium NCC était inactif. Le traitement thiazidique restait tout de même efficace sur ces souris, puisqu’elles voyaient leur sécrétion urinaire de sodium augmenter. Cette seconde observation vient confirmer l’hypothèse selon laquelle les thiazidiques ont une autre cible moléculaire.

Par des études physiologiques sur des tubules rénaux microdisséqués et perfusés in vitro, les chercheurs ont déterminé que le nouveau système cible repose sur le fonctionnement en parallèle de deux protéines différentes de NCC. Le rôle de ces deux protéines dans la réabsorption de sodium était insoupçonné jusqu’alors. Elles ne sont par ailleurs pas exclusivement présentes dans le rein mais sont largement disséminées dans l’organisme.

Ce travail a permis d’identifier une nouvelle cible des thiazidiques qui pourrait avoir des effets non rénaux. Cela laisse suggérer qu’un certain nombre d’effets indésirables observés avec les thiazidiques ne sont pas dus à leur effet diurétique mais résultent d’un effet extra-rénal. Selon Dominique Eladari, maître de conférences à l’Université Paris Descartes : « il devient plus facile d’expliquer l’efficacité thérapeutique des thiazidiques si ces molécules ont une action plus étendue que celle initialement identifiée. »

(1) Le néphron est l’unité structurale et fonctionnelle du rein, responsable de la purification et de la filtration du sang

La thalidomide, médicament au passé sulfureux, a cependant pu être progressivement réintroduite sur le marché pour le traitement de quelques pathologies. Des travaux, réalisés par Franck Lebrin et ses collaborateurs (Unité Inserm 833 « Angiogenèse embryonnaire et pathologique »), ont permis d’identifier une nouvelle cible d’action pour ce médicament : les cellules dites murales, que l’on retrouve autour des vaisseaux sanguins. L’étude clinique, réalisée sur 7 patients souffrant d’hémorragies vasculaires spécifiques, a démontré que l’administration orale de thalidomide réduit fortement les nuisances liées à la maladie. Leurs résultats paraîtront cette semaine sur le site de Nature Medicine.

Une renaissance sous surveillance

Cependant, la découverte de propriétés pharmacologiques originales, en particulier comme modulateur du système immunitaire, de l’inflammation et comme inhibiteur de la croissance des vaisseaux sanguins -ou angiogenèse -a conduit à reconsidérer l’intérêt de cette molécule dans certaines pathologies. Depuis quelques années, des études strictement encadrées sur le plan pharmacologique et toxicologique ont permis de montrer son efficacité dans le traitement des myélomes multiples, de la lèpre et du lupus érythémateux disséminé. En France, la thalidomide est actuellement utilisée à l’hôpital pour soigner le myélome multiple. Par ailleurs, elle trouve des indications pour le traitement de maladies inflammatoires et hémorragiques comme la maladie de Crohn et pour quelques pathologies dermatologiques (aphtose sévère). Plus de 50 essais cliniques sont actuellement en cours dans le monde pour valider l’intérêt de la thalidomide dans le traitement des tumeurs solides (1).

Depuis la fin des années 90 l’effet inhibiteur de la thalidomide sur la croissance des vaisseaux sanguins est reconnu. En 2004, une étude avait montré ses effets bénéfiques de la thalidomide dans le traitement des saignements récurrents et sévères du tube digestif. Forts de ces constatations, les chercheurs de l’Inserm ont suggéré que la thalidomide peut corriger les symptômes de la maladie de Rendu-Osler (MRO). Cette maladie génétique rare, sans possibilité de traitement, est caractérisée par un défaut de communication entre les cellules endothéliales et les cellules murales au sein des vaisseaux sanguins. Fragilisés, les vaisseaux saignent en réponse à de légers traumatismes et la maladie se manifeste par des saignements répétés et spontanés au niveau du nez et du tube digestif, jusqu’à 30 fois par semaine.

Retour sur l’anatomie des vaisseaux sanguins

Ils sont constitués de cellules endothéliales qui délimitent les contours du tube.

D’autres cellules, dites murales, forment une seconde couche. Ces dernières sont capitales pour la formation, la stabilisation et la fonction du vaisseau sanguin.

© F. Lebrin / Inserm 833 Retour sur l’anatomie des vaisseaux sanguins

La thalidomide compense les défauts de communication cellulaire

Les chercheurs ont suivi 7 patients atteints de MRO, âgés de 48 à 75 ans. Ils ont observé que l’administration orale quotidienne de 100 mg de thalidomide réduit fortement la fréquence et la durée des saignements de nez et permet d’éviter le recours à des transfusions sanguines pour pallier les anémies chez ces personnes (suivi de 6 mois à 5 ans). Cette étude a permis de détailler plus précisément le fonctionnement du médicament.

Alors qu’on considérait la thalidomide comme un simple « bloqueur » de la formation des vaisseaux, les résultats des chercheurs montrent qu’elle stimule, en fait, le recouvrement des vaisseaux sanguins par les cellules murales. Ce processus correspond à la maturation vasculaire.

Sous thalidomide, l’interaction entre les cellules endothéliales et les cellules murales apparaît comme favorisée, contrôlant la densité du réseau vasculaire, le diamètre et la perméabilité des vaisseaux sanguins. In fine, la thalidomide, grâce à ses propriétés de stabilisation du réseau vasculaire, réduit les saignements associés aux malformations vasculaires spécifiques de la MRO.

© F. Lebrin / Inserm 833 La thalidomide restaure les déficits en recouvrement dans les vaisseaux sanguins observés dans les modèles murins MRO.

Pour Franck Lebrin, « ces résultats doivent encore être confirmés dans un essai à plus large échelle, mais ils ouvrent des perspectives importantes dans le traitement des malformations vasculaires héréditaires par un ciblage des cellules murales. Ces nouvelles données suggèrent également que ce médicament pourrait agir sur le développement tumoral en stimulant la maturation du réseau vasculaire, un facteur qui semble favoriser la colonisation des tumeurs par les lymphocytes T tueurs capables de la détruire, la thalidomide étant également connue pour stimuler l’activité de ces lymphocytes T ». L’identification de ce nouveau mode d’action de la thalidomide pourrait donc aussi permettre de redorer quelque peu le blason du médicament, selon le chercheur.

Ces travaux ont été financés par la Fondation pour la Recherche Médicale (FRM), la Fondation Bettencourt, l’Association pour la Recherche sur le Cancer (ARC), le Netherlands Heart Foundation, the British Heart Foundation, the EU, SWORO and the BSIK program « Dutch Platform for Tissue Engineering » and HHT Foundation International.

(1) On parle de tumeur solide par opposition aux cancers qui affectent les cellules sanguines, par exemple cancer du sein, du poumon, de la prostate…