Analyse ADN : détecter les maladies

dans une goutte de sang

Le test sanguin envisagé permettrait de diagnostiquer des maladies en détectant l'ADN des cellules mourantes. © suravid, Shutterstock

En s'appuyant sur la signature génétique spécifique des tissus dont les cellules dépérissent sous l'effet d'une pathologie ou d'un traumatisme, des chercheurs ont effectué une série d'expériences avec 320 patients et un groupe de contrôle en utilisant cette technique qui pourrait ouvrir la voie à un nouvel outil diagnostic. Leurs travaux ont été publiés le 14 mars 2016 dans les Comptes rendus de l'Académie américaine des sciences (Pnas).

La mort des cellules est un aspect central de la biologie humaine, soulignent les auteurs de cette étude menée par une équipe internationale dirigée notamment par Ruth Shemer et Yuval Dor, de l’université hébraïque de Jérusalem.

Ce processus peut indiquer les tout premiers stades d'une pathologie comme le développement d'une tumeur cancéreuse ou le début d'une maladie auto-immune ou neurodégénérative comme Alzheimer. Il peut aussi permettre de déterminer la progression d'une pathologie, le succès d'une thérapie ou ses effets toxiques. Cependant, jusqu'à présent, il n'était pas possible de déterminer à quel organe appartenaient les cellules mourantes sans un examen invasif.

Cette technique pourrait ouvrir la voie à un nouvel outil diagnostic. Elle s'appuie sur la signature génétique spécifique des tissus dont les cellules dépérissent sous l'effet d'une pathologie ou d'un traumatisme. © Tonhom1009, Shutterstock

Chaque cellule a sa signature unique trahie par la méthylation

Ce nouveau test sanguin peut détecter les tissus spécifiques où les cellules meurent en combinant deux principes biologiques importants :

• Tout d'abord, les cellules en train de mourir libèrent des fragments d'ADN dans le sang dans lequel ils circulent pendant un court moment. Ce phénomène est connu depuis des décennies mais, dans la mesure où la signature génétique de toutes les cellules de l'organisme est identique, il n'était pas possible de déterminer le tissu d'origine de cet ADN.
• Le second principe est le fait que l'ADN de chaque type de cellule porte une marque chimique unique appelée méthylation qui est stable dans les tissus sains comme malades.

« Nos travaux démontrent qu'il est possible d'identifier de quels tissus dans l'organisme proviennent les fragments d'ADN qui circulent dans le sang, souligne Ruth Shemer. Cela représente une nouvelle méthode pour détecter des cellules mourantes dans des tissus spécifiques et une approche très prometteuse pour diagnostiquer des maladies », ajoute-t-elle.

« À plus long terme, nous envisageons un nouveau test sanguin capable de détecter des dommages dans des tissus même sans suspecter a priori que des maladies touchent un organe spécifique », ajoute le professeur Benjamin Glaser, patron du département d'endocrinologie au centre médical Hadassah, à Jérusalem, un autre coauteur de l'étude.

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Alzheimer : la piste infectieuse doit-elle

être prise au sérieux ?

La piste infectieuse a-t-elle été négligée ? © Naeblys, Shutterstock

La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative caractérisée par un déclin cognitif. Dans le cerveau des malades s’observent des dépôts de peptides bêta-amyloïdes, qui forment des plaques, ainsi que des formes anormales de la protéine Tau. Mais ces marqueurs biologiques sont-ils la cause ou la conséquence de la maladie ? Et s’ils étaient des indicateurs d’une infection ?

Dans un éditorial paru dans Journal of Alzheimer’s Disease, des chercheurs jettent un pavé dans la mare en suggérant que la piste infectieuse a été trop longtemps ignorée. Parmi les signataires de cette tribune, se trouve un chercheur français, Luc Letenneur, auteur de travaux montrant que les malades d’Alzheimer sont souvent séropositifs vis-à-vis du virus HSV1, le virus de l’herpès. D’après l’OMS, environ les deux tiers des moins de 50 ans sont infectés par le virus HSV1.

Les premières observations de virus de l’herpès dans des cerveaux de patients datent d’une trentaine d’années. HSV1 peut endommager le système nerveux central et causer un déclin cognitif. Il s’attaque au système limbique qui joue un rôle dans le contrôle des émotions, mais aussi dans la mémoire. Cependant, la fréquence de cette infection chez les patients Alzheimer ne prouve pas qu’elle soit responsable de la maladie. En effet, une autre possibilité est que ce soit la maladie d’Alzheimer qui réveille le virus de l’herpès…

Dans leur article, les chercheurs listent différents résultats suggérant le caractère infectieux de la maladie d’Alzheimer. Tout d’abord, des virus et autres micro-organismes sont présents dans le cerveau de la plupart des personnes âgées. Bien qu’ils soient souvent dormants, ils peuvent être réactivés. Ainsi, dans les cerveaux de malades d’Alzheimer, se trouve souvent de l’ADN d’HSV1. De plus, le caractère transmissible de la maladie d'Alzheimer a été mis en évidence dans des cas de greffes de dure-mère.

Le virus de l’herpès HSV1 provoque le bouton de fièvre. Il reste latent dans l’organisme et peut se réveiller suite à un stress ou une baisse de l’immunité. © Kopytin Georgy, Shutterstock

Des infections associées aux dépôts amyloïdes

Ensuite, pour les scientifiques, il y a aussi des preuves de causalité entre une infection et la maladie. Chez les humains, les infections cérébrales comme celles du virus herpes sont associées avec des pathologies qui rappellent la maladie d’Alzheimer. Il existe aussi des signes de maladie d’Alzheimer dans la démence syphilitique causée par un spirochète. De plus, dans des cellules en culture ou des souris, les dépôts amyloïdes et les anomalies de la protéine Tau sont observés après une infection par HSV1 ou par des bactéries. Une interaction directe entre la protéine précurseur de l’amyloïde et l’HSV1 a déjà été rapportée.

Autre signe troublant : la dysfonction olfactive est un signe précoce de la maladie d’Alzheimer. Or le nerf olfactif est une porte d’entrée probable du virus HSV1, d’autres virus et de Chlamydiapenumoniae dans le cerveau.

En résumé, les auteurs proposent que des agents infectieux comme HSV1, Chlamydia pneumoniae, des spirochètes, atteignent le système nerveux central où ils restent latents. Ils pourraient être réactivés au cours du vieillissement, lorsque le système immunitaire décline, et lors d’épisodes de stress. Les dommages neuronaux causés par l’action des virus et l’inflammation induite conduiraient à un dysfonctionnement synaptique, une perte neuronale et finalement la maladie d’Alzheimer. La formation des plaques amyloïdes serait un mécanisme de défense.

Différents essais thérapeutiques ont testé des médicaments contre la maladie d’Alzheimer et se sont soldés par des échecs. Les chercheurs suggèrent donc que des antiviraux et des antimicrobiens soient essayés.

Tabac : bientôt un vaccin pour arrêter

de fumer ?

Le nouveau vaccin « pour arrêter de fumer » permet de réduire les effets de la nicotine sur le cerveau de souris. © InesBazdar, Shutterstock

Pour beaucoup de fumeurs, l’arrêt de la cigarette est un vrai parcours du combattant. Les patchs à la nicotine et les gommes à mâcher ne sont pas toujours efficaces et certains fumeurs se tournent vers des médicaments qui ciblent les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine. Cependant, ces médicaments peuvent provoquer des effets secondaires comme des hallucinations, de la dépression ou des sautes d’humeur.

C’est pourquoi l’idée de cibler la molécule de nicotine par un vaccin peut représenter une alternative intéressante. Récemment, deux essais cliniques testant des vaccins ont échoué. Malgré tout, les scientifiques ont tiré des enseignements de ces échecs et détecté des marges de progression : dans ces essais, les personnes qui produisaient le plus d’anticorps anti-nicotine avaient plus de chances de s’abstenir de fumer pendant plus de six mois.

D’après les chercheurs, « un obstacle majeur dans le développement de la stratégie a été d'obtenir une concentration d'anticorps suffisamment élevée pour freiner la distribution de la nicotine au cerveau ». Ils ont donc construit un nouveau vaccin avec pour objectif de stimuler la production d’anticorps dirigés contre la nicotine.

La nicotine représente ce qu’on appelle un haptène, c’est-à-dire une petite molécule non immunogène, ne permettant pas seule d'induire une production d'anticorps. L’objectif de la construction d’un vaccin est justement de faire en sorte que la nicotine provoque une réaction immunitaire. Pour rendre l’haptène immunogène, il doit être associé à une autre molécule : une protéine de transport.

Le nouveau vaccin n’a encore pas été testé chez l’Homme. © www.BillionPhotos.com, Shutterstock

Ce vaccin réduit les effets de la nicotine sur le cerveau de souris

C’est en travaillant sur l’haptène et son transporteur que les chercheurs du Scripps Institute, en Californie, ont élaboré un nouveau vaccin qui semble fonctionner chez des souris. Ils ont testé une protéine de transport de flagelline mutante avec des propriétés adjuvantes (un adjuvant a pour rôle de stimuler le système immunitaire).

Les tests effectués sur des souris ont montré que le nouveau vaccin retarde les effets de la nicotine pendant les dix premières minutes suivant l’injection : il augmente le nombre d’anticorps spécifiques de la nicotine, ce qui repousse ses effets. Les souris qui avaient été traitées avaient aussi moins de nicotine dans leur cerveau, organe sur lequel la nicotine agit. Le vaccin réduit donc l’effet de la nicotine sur le cerveau.

Les chercheurs essaient désormais d’améliorer la formulation du vaccin afin qu’il puisse être utilisable pour un futur essai clinique.

Cette recherche paraît dans la revue Journal of Medicinal Chemistry.

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Il est avéré que fumer augmente les risques de développer un cancer du poumon, mais pas seulement. Le tabac est à l’origine d’au moins seize autres cancers. Futura-Sciences a rencontré Paul Hofman, directeur du laboratoire de pathologie de Nice et chercheur pionnier dans la détection du cancer du poumon, pour en savoir plus sur les risques encourus par les fumeurs.

Avoir un petit frère ou une petite sœur,

c'est bon pour la santé

Un enfant qui a eu un petit frère ou une petite sœur entre deux ans et quatre ans et demi a moins de risque d’être obèse. © alexis kapsaskis, Shutterstock

Comment prévenir l’obésité infantile ? Et pourquoi pas en faisant un petit frère ou une petite sœur ? C’est ce que suggère une étude de l’université du Michigan qui a trouvé que les enfants dont la famille s’est agrandie lorsqu’ils avaient entre deux et quatre ans avaient moins de risque d’être obèses.

Dans cette étude, les chercheurs ont analysé l’effet de la naissance d’un petit frère ou d’une petite sœur sur l’IMC (indice de masse corporelle) pendant les six premières années de la vie d’un enfant. 697 enfants ont été recrutés dans 10 sites des États-Unis, au moment de leur naissance. Les mesures anthropométriques des enfants ont été relevées à 15 mois, 24 mois, 36 mois, 54 mois et à leur entrée au CP.

Résultats : les enfants qui ont eu un frère ou une sœur entre deux et trois ans, ou entre trois ans et quatre ans et demi, avaient un IMC significativement plus faible à leur entrée au CP. Les enfants qui n’avaient pas eu de petit frère ou de petite sœur étaient 2,94 fois plus touchés par l’obésité à leur entrée au CP, par rapport à ceux qui ont eu un petit frère ou une petite sœur entre 36 et 54 mois. Ces résultats paraissent dans la revue Pediatrics d’avril 2016.

Un petit frère, c'est la possibilité de jouer ensemble et de se dépenser, au lieu de rester seul devant un écran. © Vasilyev Alexandr, Shutterstock

Une naissance pourrait agir sur l’alimentation et l’activité de l’aîné

« La recherche suggère qu'avoir des frères et sœurs plus jeunes – par rapport à ne pas en avoir ou en avoir de plus âgés – est associé à un risque moindre d'être en surpoids. Cependant, nous avons très peu d'informations sur la façon dont la naissance d'un frère ou d’une sœur peut modifier le risque d'obésité pendant l'enfance, » a expliqué Julie Lumeng, auteur de ces travaux.

Une explication possible, d’après les auteurs, est que les parents peuvent changer la façon dont ils nourrissent leur enfant une fois qu’un nouveau-né arrive à la maison. Les enfants commencent à adopter des habitudes alimentaires vers trois ans et des changements à cet âge peuvent avoir un impact. De plus, les enfants pourraient être plus actifs et passer moins de temps sédentaires devant des écrans lorsqu’un bébé arrive dans la famille, ce qui contribuerait à un IMC plus favorable à la santé.

« Nous avons besoin d'étudier encore plus comment le fait d’avoir un frère ou une sœur peut avoir des petites répercussions comme les comportements au moment du repas et l'activité physique. » Si les chercheurs connaissaient les causes de ce phénomène, cela permettrait de trouver de nouvelles pistes de prévention de l’obésité infantile.

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Demain, il sera possible d'améliorer

votre mémoire

L’électrostimulation permet une meilleure plasticité cérébrale, d’où une amélioration de la mémoire et des apprentissages. © polygraphus, Shutterstock

La plasticité cérébrale est la capacité du cerveau à créer de nouvelles connexions entre neurones. Elle joue un rôle fondamental dans les apprentissages et la mémoire. Aussi, il serait intéressant de stimuler cette plasticité du cerveau pour améliorer la mémoire des individus. C’est peut-être ce qui sera bientôt possible par des stimulations électriques du cerveau.

Dans une recherche parue dans Scientific Reports, des chercheurs de l’université catholique de Rome ont étudié les effets de la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) sur la plasticité cérébrale de l’hippocampe (une région du cortex importante pour la mémorisation).

La tDCS est une technique non-invasive de stimulation cérébrale qui utilise deux électrodes placées sur le crâne et délivrant un courant électrique de très faible intensité. Alors que la tDCS a été utilisée pendant des années pour traiter des patients souffrant de troubles comme l’AVC, la dépression ou le trouble bipolaire, peu d’études se sont intéressées au lien entre cette technique et l’amélioration de la plasticité cérébrale.

Claudio Grassi (à droite) et son équipe ont travaillé sur les effets de l’électrostimulation cérébrale sur les souris. © Docteur Claudio Grassi

Stimuler la plasticité cérébrale et les apprentissages

Après avoir exposé les souris à des sessions de 20 mn de tDCS, les chercheurs ont vu des signes d’amélioration de leur mémoire et de leurs apprentissages, pendant au moins une semaine : les souris ont amélioré leurs performances dans des tests où elles devaient se déplacer dans un labyrinthe d’eau et distinguer des objets connus ou inconnus.

L’équipe a aussi découvert une augmentation de la plasticité cérébrale dans l’hippocampe et de la production d’une protéine : BDNF (brain-derived neurotrophic factor), une neurotrophine fabriquée par les neurones, essentielle au développement neuronal et au contrôle de la plasticité synaptique. La stimulation de la plasticité cérébrale se faisait grâce à la régulation épigénétique de l’expression de BDNF et par une activation de sa transcription.

Ces résultats suggèrent que l’électrostimulation améliore la mémoire par un remodelage de la chromatine au niveau des séquences de régulation de BDNF, conduisant à une augmentation de l’expression de son gène. La tDCS permet donc d'imaginer de nouvelles thérapies pour renforcer l’apprentissage et la mémoire dans différents troubles, comme la maladie d’Alzheimer. Claudio Grassi, qui a mené cette recherche, signale à ce sujet : « Nous avons déjà des résultats prometteurs dans des modèles animaux de maladie d’Alzheimer ».

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La science fonctionne souvent par biomimétisme, c'est-à-dire en s'inspirant du vivant. Numériser la conscience humaine est donc une étape logique dans la création d’une intelligence artificielle censée simuler ou outrepasser nos capacités. Futura-Sciences a rencontré Jean-Claude Heudin, directeur du laboratoire de recherche de l’IIM (institut de l’Internet et du multimédia) afin de comprendre les difficultés d’une telle entreprise.