En bref (avril 2013) – Microbiome, sexe et diabète; nanoparticules furtives et traitement anti-cancer; (presque) lire les rêves

Trois articles choisis parmi mes lectures des deux derniers mois:
microbiome, sexe et diabète, ou comment le microbiote intestinal influence le risque de maladie chez les femelles par rapport aux mâles dans un modèle murin de diabète de type 1,
nanoparticules furtives et transport de médicament, ou comment une courte chaîne d’acides aminés peut aider des nanoparticules transportant des molécules thérapeutiques à passer les défenses du système immunitaire,
(presque) lire les rêves, ou comment des chercheurs peuvent dire de manière approximative quel genre d’images passent dans votre esprit dans la première phase de sommeil.

  • Microbiome, sexe et diabète

Beaucoup de maladies auto-immunes sont plus fréquentes chez les femmes que chez les hommes (un exemple typique étant le lupus); cependant, les raisons de ce biais lié au sexe ne sont pas très bien connues. Ces dernières années, les chercheurs s’intéressant au microbiote (l’ensemble des bactéries vivant sur/dans un autre organisme) et comment il interagit avec son hôte ont commencé à découvrir comment notre microbiote participe à l’éducation de notre système immunitaire. Une étude publiée en mars dans Science révèle que, dans un modèle de diabète chez la souris, la différence de fréquence de la maladie qui existe entre les mâles et les femelles est due à des différences dans leurs microbiotes respectifs.

L’équipe de recherche canadienne à l’origine de l’étude a utilisé une variété de souris appelée NOD (pour “non-obese diabetic”) qui a un risque génétique élevé de développer un diabète de type 1. Lorsque ces souris sont élevées dans des conditions normales, environ deux fois plus de femelles que de mâles tombent spontanément malades. Cependant, les chercheurs ont observé que cette différence disparaissait si les souris étaient élevées dans un milieu sans germes. Ils ont aussi relevé des changements dans les taux de testostérone de ces souris “sans germes” par rapport aux souris normales, ce qui indique que le microbiote influence les taux d’hormones sexuelles de l’hôte. Réciproquement, les chercheurs ont trouvé que les hormones sexuelles modifient la composition du microbiote intestinal: alors qu’il n’y avait pas de différence entre les souches bactériennes constituant le microbiote intestinal des souris mâles et celles constituant le microbiote des femelles à l’âge de 3 semaines (âge du sevrage), des différences étaient visibles à l’âge de 6 semaines (puberté) et étaient encore plus prononcées à l’âge adulte. Pour étudier directement l’influence du microbiote mâle versus femelle sur la susceptibilité à la maladie, les chercheurs ont transféré des bactéries intestinales de souris mâles adultes à des souris femelles avant leur puberté (et avant l’apparition de la maladie). Quelques semaines plus tard, le microbiote présent chez ces femelles n’était plus complètement “femelle”, mais n’était pas non plus complètement “mâle”. Néanmoins, le changement était suffisant pour réduire l’incidence du diabète chez ces femelles à la flore intestinale “masculinisée” par rapport à des femelles normales. Les chercheurs ont en outre montré que cet effet dépendait de l’activité de la testostérone.

En résumé, cette étude révèle que des changements effectués dans la composition de la flore intestinale tôt dans la vie peut moduler le risque de maladie chez des souris qui ont une forte prédisposition génétique à tomber malade (au moins dans le cas de diabète présenté dans l’article). L’étude met aussi directement en évidence l’existence d’une interaction entre les bactéries commensales, les hormones sexuelles et la susceptibilité à certaines maladies.

(Markle et al., Science 1 March 2013, doi: 10.1126/science.1233521)

  • Nanoparticules furtives et transport de médicaments

Le système immunitaire protège l’organisme contre l’intrusion de corps étrangers, par exemple des bactéries ou des virus. Les macrophages sont des cellules immunitaires qui font partie de la première ligne de défense et dont la fonction est de reconnaître, ingérer et détruire les particules étrangères (processus appelé phagocytose). Bien que ce système soit crucial lorsqu’il s’agit de combattre des infections, il constitue une barrière majeure pour les procédés thérapeutiques reposant sur l’utilisation de particules microscopiques pour le transport de médicaments, par exemple une molécule anti-cancer. En effet, ces nanoparticules sont reconnues comme étrangères par le système immunitaire et sont rapidement détruites, ce qui diminue l’efficacité du traitement. Dans une étude publiée en février dans Science, des chercheurs américains présentent une nouvelle approche pour empêcher les macrophages de détruire ces nanoparticules.

L’équipe a exploité une caractéristique du système immunitaire, à savoir sa capacité à distinguer les corps étrangers (non-soi) des cellules propres à l’organisme (soi). Les macrophages reconnaissent à la surface des cellules du soi une protéine appelée CD47 qui sert de signal « ne me mange pas ». Lorsque CD47 se lie à son récepteur (appelé SIRPa) sur le macrophage, un signal identifie le corps porteur de CD47 comme du « soi » et ce corps n’est donc pas détruit par le macrophage. Dans leur étude, les chercheurs ont recouvert des nanobilles avec une courte chaîne d’acides aminés (peptide CD47) qui correspond à la partie de la protéine CD47 qui interagit avec SIRPa. Ils ont ensuite injecté dans des souris ces nanobilles en même temps que d’autres nanobilles dépourvues de peptide CD47. Après 35 minutes, ils ont observé qu’il restait 4 fois plus de billes recouvertes de peptide CD47 que de billes non recouvertes dans le sang des souris. Dans une autre expérience, les chercheurs ont chargé les nanobilles avec la molécule anti-cancer paclitaxel et les ont injectées dans des souris qui avaient des tumeurs. Ils ont alors observé que les billes qui avaient été additionnellement recouvertes du peptide CD47 menaient à une plus grande réduction des tumeurs que les billes qui n’avaient pas été recouvertes de peptide CD47.

Cette nouvelle approche permettant de protéger des nanoparticules du système immunitaire doit maintenant être testée chez l’homme. Si elle y remplit tout aussi bien son rôle et s’avère sans danger, elle pourrait alors contribuer à augmenter l’efficacité des nanomédicaments actuellement en cours d’essai clinique.

(Rodriguez et al., Science 22 February 2013, doi: 10.1126/science.1229568)

  • (Presque) lire les rêves

Lire dans les pensées de quelqu’un, que cette personne soit éveillée ou endormie, semble relever du domaine de la science fiction. Pourtant, une étude récemment publiée online dans Science révèle qu’une équipe de recherche au Japon a réalisé un grand pas vers la possibilité d’identifier ce qu’une personne en train de dormir « voit ».

Les rêves sont habituellement associés à une certaine phase du sommeil appelée sommeil paradoxal, caractérisée par des mouvements oculaires rapides, d’où son nom de « REM sleep » en anglais (REM pour rapid eye movement). Cependant, comme il s’agit de la dernière phase d’un cycle de sommeil et peut donc prendre une heure ou plus à être atteinte après l’endormissement, les chercheurs ont choisi d’étudier plutôt les hallucinations qui ont souvent lieu dans la première phase du sommeil, lorsque l’on commence à s’endormir. Ils ont utilisé la technique d’IRMf (imagerie à résonance magnétique fonctionnelle) pour enregistrer l’activité cérébrale de trois volontaires alors qu’ils s’endormaient. Une fois passés dans la première phase du sommeil, les sujets de l’étude étaient réveillés et interrogés sur ce qu’ils avaient « vu ». Ce processus a été répété plusieurs fois pendant des sessions de 3h sur une période de 10 jours jusqu’à ce qu’environ 200 IRMf et les rapports verbaux correspondants soient disponibles pour chaque volontaire. Les chercheurs ont ensuite analysé les mots présents dans les rapports et les ont groupés en plusieurs grandes catégories sémantiques. Ils ont alors réalisé de nouveaux enregistrements par IRMf sur les mêmes volontaires, cette fois-ci alors qu’ils étaient éveillés et regardaient des images correspondant aux différentes catégories sémantiques. Ces IRMf ont été utilisés pour former un programme informatique à associer des motifs d’activité cérébrale détectés par IRMf à des catégories d’images, et ce pour chaque volontaire. Lorsque les chercheurs ont finalement testé ce programme sur les enregistrements IRMf qui avaient été pris alors que les volontaires dormaient (phase 1 du sommeil), ils ont trouvé que le programme pouvait détecter la présence/absence d’une catégorie sémantique dans les hallucinations du sujet à une fréquence au-delà de celle qui aurait été obtenue par chance. Lorsqu’ils ont utilisé un programme qui avait été formé en se focalisant sur seulement deux catégories spécifiques, par exemple « nourriture » et « meubles », et qu’ils l’ont testé sur des enregistrements IRMf correspondant à des périodes de sommeil pour lesquelles le volontaire avait rapporté avoir vu l’une de ces catégories, par exemple « nourriture », mais pas l’autre, ils ont trouvé que l’exactitude moyenne du programme (testé pour plusieurs paires de catégories) était de 60%, plus haute donc que celle qui aurait été obtenue par chance (50%).

Dans l’ensemble, bien que ce ne soit pas encore le niveau de lecture de pensées que l’on trouve dans les histoires de science fiction, cette étude montre que les expériences visuelles du sommeil partagent certains motifs d’activité cérébrale avec les expériences visuelles éveillées, et qu’un programme peut être formé à associer des changements de flux sanguins dans le cerveau à des groupes d’images. Et au minimum, cette étude fournit une preuve que l’on n’invente pas simplement nos rêves lorsque l’on se réveille.

(Horikawa et al., Science online 4 April 2013, doi: 10.1126/science.1234330)

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