Paris, 15 avril 2012

Vieillissement du cerveau : des modifications génétiques identifiées
L'hippocampe est une structure cérébrale dont la réduction du volume avec l'âge est associée aux troubles de mémoire. L'accélération de ce phénomène est une des manifestations de la maladie d'Alzheimer. Grâce à une collaboration internationale impliquant des équipes de recherche françaises (1), des mutations génétiques associées à la réduction du volume de l'hippocampe ont été mises en évidence. Ces résultats ont été obtenus grâce à des études épidémiologiques analysant les génomes et les IRM cérébrales de 9232 participants âgés de 56 à 84 ans. En France, environ 2000 IRM ont été réalisées à travers l'étude des 3 Cités (2). Les résultats de ce travail sont publiés le 15 avril 2012 dans la revue Nature Genetics.
Des réductions du volume de l'hippocampe apparaissent avec l'âge sous l'effet cumulatif de divers facteurs. L'atrophie hippocampique étant un marqueur biologique reconnu de la maladie d'Alzheimer, il était important pour les chercheurs de déterminer l'origine de ce processus.

Une étude internationale pilotée en France par Christophe Tzourio  a cherché les variabilités génétiques associées à la réduction du volume de l'hippocampe. Pour cela, les génomes et les données IRM de plus de 9000 personnes âgées de 56 à 84 ans, ont été analysés afin de détecter une association éventuelle entre certaines mutations et la diminution du volume de l'hippocampe. Les données des participants (avec et sans démence) ont été extraites de huit grandes cohortes européennes et nord-américaines.

Les chercheurs ont tout d'abord pu repérer 46 différences dans la séquence de l'ADN des participants a priori associées à une réduction du volume de l'hippocampe. Dix-huit  mutations situées sur des régions différentes du chromosome 12 sont de manière significative associées à une réduction du volume de l'hippocampe. Les associations restantes ont inclus une mutation sur le chromosome 2. Enfin, une dernière mutation sur le chromosome 9 a été, quant à elle, associée à une réduction de l'hippocampe dans un troisième échantillon plus jeune. Ces résultats signifient que des facteurs « encore non identifiés » déclenchent des mutations dans des endroits bien précis du génome qui entrainent la réduction du volume de l'hippocampe.

Une fois les mutations mises en évidence, les scientifiques ont cherché ce qu'elles modifiaient. Ils ont découvert qu'elles changeaient la structure de gènes importants aux fonctions multiples impliqués entre autres dans la mort cellulaire (HRK) ou le développement embryonnaire (WIF1), le diabète (DPP) ou encore la migration neuronale (ASTN2).

" Cette étude marque un tournant majeur car elle confirme que des facteurs génétiques sont associés à une structure cérébrale, l'hippocampe, impliquée dans les démences et d'une façon beaucoup plus générale dans le vieillissement cérébral ", explique Christophe Tzourio. Cette nouvelle approche, dans laquelle on étudie non pas une maladie mais une région cérébrale cible va permettre de décrypter de manière plus précise les mécanismes de la maladie d'Alzheimer.
 
Les prochaines étapes viseront à mieux comprendre comment ces mutations génétiques s'inscrivent dans le schéma général de la maladie d'Alzheimer. Même si les retombées cliniques ne sont pas à attendre immédiatement, ces découvertes sont un pas vers une meilleure compréhension de cette maladie et du vieillissement cérébral en général.

"Cette découverte confirme l'importance de réaliser des examens sophistiqués comme l'IRM cérébrale et l'étude du génome au sein des études de cohorte. Cela ne peut se faire que dans une forte collaboration entre ces disciplines", conclut Christophe Tzourio.

Pour en savoir plus : Ces résultats sont confirmés dans un second article (“Identification of common variants associated with human hippocampal and intracranial volumes” http://dx.doi.org/10.1038/ng.2250) issu d'un autre grand consortium de recherche et à paraitre dans le même numéro de la revue Nature.

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Paris, 17 septembre 2012

Vers le développement de substituts du bisphénol A
Très présent dans notre environnement domestique, le bisphénol A (BPA) est suspecté d'induire des effets hormonaux chez l'Homme. Des chercheurs de l'Inserm et du CNRS à Montpellier ont étudié au niveau moléculaire les interactions entre le BPA, ses dérivés et le récepteur des estrogènes, une de ses principales cibles. Dans cette étude publiée dans PNAS, les chercheurs décrivent pour la première fois le mode d'action de ce composé à l'échelle moléculaire et présentent un outil bio-informatique capable à la fois de prédire son interaction avec le récepteur en 3D, et d'évaluer les liaisons de potentiels substituts à ce récepteur. Ces résultats permettront à terme d'orienter la synthèse de nouveaux composés conservant leurs caractéristiques industrielles mais dénués de propriétés hormonales.
Le bisphénol A (BPA) est un composé chimique qui entre dans la composition de plastiques et de résines. Il est utilisé par exemple dans la fabrication de récipients alimentaires tels que les bouteilles et biberons. On le retrouve également dans les films de protection à l'intérieur des canettes ou encore sur les tickets de caisse où il est utilisé comme révélateur. De récentes études ont montré que ce composé industriel induit des effets néfastes sur la reproduction, le développement et le métabolisme d'animaux de laboratoires. Le BPA est actuellement fortement suspecté d'avoir les mêmes conséquences sur l'Homme. La fabrication et la commercialisation des biberons produits à base de bisphénol A sont interdits depuis janvier 2011 en Europe. Les études se poursuivent et certaines ont d'ailleurs déjà mis en évidence des taux significatifs de BPA dans le sang, les urines et le placenta humain.

Bien qu'il soit considéré comme un perturbateur endocrinien capable de dérégler certains récepteurs cellulaires en mimant l'action d'hormones naturelles, son mécanisme d'action moléculaire à l'origine de ces effets délétères, restait obscur. En associant des approches complémentaires de biologie cellulaire et structurale, deux équipes montpelliéraines (Unité 896 Inserm/UM1/CRLC "Institut de recherche en cancérologie de Montpellier" et Unité 1054 Inserm/CNRS/UM1 "Centre de biochimie structurale") ont montré comment le BPA et ses dérivés interagissent avec le récepteur des estrogènes et modulent son activité.

Les chercheurs ont d'abord montré, par des tests biologiques, que les régions du récepteur activées par la liaison des bisphénols A, AF et C diffèrent de celles activées par l'estradiol, l'hormone qui s'y fixe naturellement. "Ces résultats suggèrent que les bisphénols pourraient ne pas reproduire tous les effets de l'estradiol dans les différents tissus ciblés et soulignent l'importance du choix des tests biologiques dans l'évaluation du caractère "perturbateur endocrinien" des bisphénols", indiquent Patrick Balaguer et William Bourguet, les deux chercheurs Inserm principaux auteurs de l'étude. 

Pour savoir comment les bisphénols se fixent au récepteur des estrogènes, ils ont ensuite caractérisé au niveau atomique l'interaction par cristallographie aux rayons X. Cette technique, qui a recours à des instruments de pointe tels que le synchrotron ESRF de Grenoble, consiste à obtenir un cristal de protéines (ici d'1/10ème de mm) à partir des composés à analyser et de l'éclairer par un faisceau de rayons X afin d'en déterminer sa structure atomique.

Contrairement aux modèles théoriques conçus à partir de l'analogie avec la structure du récepteur en présence de l'estradiol, le résultat issu de l'analyse cristallographique a permis de visualiser en 3D les structures réelles, très précises du mode de liaison (cf figure) bisphénol-récepteur. A partir de ces résultats, les chercheurs ont développé un outil bio-informatique capable de prédire les interactions entre les bisphénols et leurs différents récepteurs cibles (récepteurs des estrogènes, des androgènes et le récepteur apparenté au récepteur des estrogènes gamma).

"Les résultats de notre étude ainsi que les outils cellulaires, biophysiques et bioinformatiques que nous avons mis au point vont permettre d'orienter la synthèse de nouveaux composés conservant leurs caractéristiques industrielles mais dénués de propriétés hormonales", expliquent Patrick Balaguer et William Bourguet, directeurs de recherche Inserm.

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Paris, 19 octobre 2012

TIM et TAM, 2 portes d'entrée du virus de la Dengue dans la cellule
Une étude conduite par l'équipe d'Ali Amara au sein de l'Unité mixte Inserm/CNRS-Université Paris Diderot « Pathologie et virologie moléculaire », à l'Hôpital Saint-Louis, à Paris, en collaboration avec des équipes de l'Institut Pasteur Paris et du Salk Institute à San Diego a permis d'identifier deux familles de récepteurs qui jouent un rôle important dans l'entrée du virus de la dengue dans les cellules. En montrant qu'il est possible d'inhiber in vitro l'infection virale en bloquant la liaison du virus sur ces récepteurs, les chercheurs ouvrent la voie à la possibilité d'une nouvelle stratégie antivirale. Ces travaux, sont publiés online sur le site de la revue Cell Host & Microbe le 18 octobre 2012.
Le virus de la dengue (VD), qui circule sous quatre formes différentes (quatre sérotypes), est transmis à l'homme par des moustiques. Il constitue un problème majeur de santé publique. Dans le monde, deux milliards de personnes sont exposées au risque d'infection et 50 millions de cas de dengue sont recensés par l'OMS chaque année. L'infection souvent asymptomatique ou s'apparentant à un état grippal peut conduire, dans ses formes sévères, à des fièvres hémorragiques fatales. Il n'existe pas actuellement de vaccin préventif ou de traitements antiviraux efficaces contre les quatre sérotypes du VD. Le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques reste donc un enjeu important.
L'équipe dirigée par Ali Amara a réalisé un criblage génétique pour identifier des récepteurs cellulaires utilisés par le VD pour pénétrer dans les cellules cibles (1). Les chercheurs ont déterminé le rôle important que jouent les récepteurs TIM (TIM-1, 3, 4) et TAM (AXL et TYRO-3) dans le processus d'entrée des quatre sérotypes du VD. En effet, l'équipe d'Ali Amara a réussi à montrer que l'expression de ces 2 familles de récepteurs rend les cellules plus facilement infectables. De plus, les chercheurs ont observé que des anticorps ou des RNA interférents ciblant les molécules TIM et TAM réduisaient considérablement l'infection des cellules cibles par le VD. Les TIM et TAM appartiennent à deux familles distinctes de récepteurs transmembranaires qui interagissent directement (TIM) ou indirectement (TAM) avec la phosphatidylserine, un signal de type « mange moi » permettant la phagocytose et l'élimination des cellules apoptotiques. De façon inattendue, les travaux des chercheurs de l'Inserm ont montré que la phosphatidylserine était abondamment exprimée à la surface des particules virales, et que sa reconnaissance par les récepteurs TIM et TAM est essentielle à l'infection des cellules cibles.

Ces résultats contribuent à élucider la première étape clé du cycle infectieux du VD, et mettent en évidence un nouveau mécanisme d'entrée du VD par mimétisme des fonctions biologiques impliquées dans l'élimination des cellules apoptotiques. La découverte de ces nouveaux récepteurs ouvre également la voie à de nouvelles stratégies antivirales ciblées sur le blocage de la liaison du VD sur les TIM et TAM.

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Paris, 28 OCTOBRE 2011

Dépression : les liens entre environnement, psychologie et génétique se précisent
Les troubles tels que l'anxiété ou la dépression ont des causes à la fois psychologiques et environnementales, ainsi qu'une composante génétique. Toutefois, on ne sait pas encore bien comment chaque élément affecte le fonctionnement du cerveau et génère les symptômes anxieux et dépressifs. Pour mieux comprendre ces interactions, des chercheurs du Centre émotion-remédiation et réalité virtuelle (CNRS / UPMC / CHU Pitié Salpêtrière) du Centre de Psychiatrie & Neurosciences (Université Paris Descartes / Inserm) se sont penchés sur l'activité de l'amygdale, une structure du cerveau dont l'activité est anormalement élevée chez les personnes atteintes de troubles anxieux et dépressifs. Ils ont montré que l'activité de celle-ci peut être modulée en fonction d'un gène, de l'histoire personnelle et de l'activité cognitive des sujets. Ces travaux suggèrent que les psychothérapies pourraient, selon les gènes du patient, avoir des effets différents sur l'activité cérébrale. Publiés en novembre 2011 dans la revue Human Brain Mapping, ils feront la couverture de ce numéro.
Plusieurs travaux, publiés au cours de la dernière décennie, laissent penser que le gène 5-HTTLPR, codant pour le transporteur de la sérotonine, une substance impliquée dans la régulation des émotions, pourrait jouer un rôle important dans la dépression. Le promoteur de ce gène peut se présenter sous une forme longue ou courte, cette dernière pouvant accentuer l'impact des événements stressants sur notre moral. Si cette hypothèse reste controversée, il est en revanche admis que la forme courte du gène est associée à une activation plus intense de l'amygdale, structure du cerveau impliquée dans les émotions et la reconnaissance de signaux de danger.

Dans ces nouveaux travaux, les chercheurs ont voulu étudier l'impact de la psychologie et de l'environnement sur cet effet « génétique » en réalisant une IRM cérébrale fonctionnelle sur 45 sujets sains porteurs ou non de la forme courte du gène. Durant l'IRM, des photographies plaisantes ou déplaisantes leur étaient présentées. Les sujets devaient soit indiquer si elles étaient agréables ou désagréables, soit réfléchir aux liens existant entre ces images et eux-mêmes. Selon la présence ou non de la forme courte, les résultats de l'IRM se sont montrés différents. Chez les porteurs de la forme courte, l'activation de l'amygdale était plus intense lorsqu'ils devaient associer la photographie à eux-mêmes que lorsqu'ils devaient juger de son caractère agréable ou désagréable. L'inverse était observé chez les sujets non porteurs de la forme courte. Autrement dit, l'activité de l'amygdale des sujets différait selon la forme du gène, mais aussi selon le type d'activité mentale : description « objective » de l'image ou mise en relation avec leur histoire personnelle.

Au préalable, les sujets avaient également été interrogés sur les événements de vie négatifs qu'ils avaient éventuellement rencontrés au cours de l'année écoulée : difficultés professionnelles, séparation, deuil, etc. Les résultats ont montré que le stress subi durant l'année jouait aussi sur l'influence du gène sur l'activation de l'amygdale, cette interaction « gène – environnement » étant elle-même modifiée par l'activité mentale du sujet.

Ces résultats montrent que le patrimoine génétique des sujets influence, certes, le fonctionnement du cerveau mais que cette influence est modulée aussi bien par l'histoire personnelle des sujets que par leur attitude psychologique. Extrapolés au domaine de la dépression, ces résultats suggèrent également que la psychothérapie, et notamment la thérapie cognitive qui consiste à aider le patient déprimé à appréhender le monde différemment, pourrait avoir des effets différents au niveau cérébral en fonction de certains gènes. Une piste que les chercheurs sont en train de suivre.

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