Paris, 30 JANVIER 2013

Les hormones androgènes pourraient permettre de traiter la sclérose en plaques
La testostérone et ses dérivés pourraient constituer un traitement efficace contre les maladies de la myéline telles que la sclérose en plaques. C'est ce que montrent les travaux réalisés par des chercheurs du Laboratoire d'imagerie et de neurosciences cognitives1 (CNRS/Université de Strasbourg), en collaboration notamment avec l'unité « Neuroprotection et neurorégénération : molécules neuroactives de petite taille » (Inserm/Université Paris-Sud)2. La myéline compose les gaines qui protègent les fibres nerveuses et permettent d'augmenter la vitesse de l'influx nerveux. Un déficit dans la production de la myéline ou bien sa destruction conduit à de graves maladies pour lesquelles il n'existe actuellement aucun traitement curatif. Les chercheurs viennent de montrer, chez des souris dont les fibres nerveuses du cerveau ont été démyélinisées, que la testostérone et une molécule analogue de synthèse induisent la régénération des oligodendrocytes, les cellules responsables de la myélinisation et stimulent la remyélinisation. Ces travaux viennent d'être publiés dans la revue Brain.
La sclérose en plaques est une maladie dégénérative de la myéline qui s'accompagne d'une inflammation prononcée du système nerveux central. Touchant environ 80 000 personnes en France, elle se caractérise par des troubles de la motricité et de la vision et par des atteintes neurologiques comme des difficultés d'élocution. On savait déjà que la maladie présentait une composante hormonale. En effet, les femmes sont deux fois plus atteintes que les hommes, bien que le pronostic soit moins bon pour le sexe masculin. De plus, il a été observé que les femmes enceintes atteintes de sclérose en plaques se portent mieux durant leur grossesse, lorsque leurs taux d'hormones sont élevés. L'équipe dirigée par le Dr Said Ghandour avait déjà montré l'effet protecteur de la testostérone sur les oligodendrocytes (cellules responsables de la myélinisation).

Pour cette étude, les chercheurs ont tout d'abord induit une démyélinisation chronique des fibres nerveuses dans le cerveau de souris. Pour cela, ils ont intégré à leur nourriture de la cuprizone, une molécule qui séquestre le cuivre. Les souris ont alors présenté une démyélinisation chronique analogue à celle observée au cours de la phase progressive de la sclérose en plaques. Elles ont ensuite été traitées à la testostérone durant 6 à 9 semaines. Résultat : leurs fibres nerveuses ont été à nouveau myélinisées et leurs symptômes se sont remarquablement atténués. Les mêmes effets ont été obtenus en utilisant un analogue de synthèse de la testostérone, la 7-alpha-méthyl-19-nortestostérone (MENT).

Les chercheurs ont par la suite montré que ces androgènes entrainaient la transformation des cellules souches neurales en oligodendrocytes et favorisaient la synthèse de myéline par les oligodendrocytes, conduisant à la préservation de l'intégrité des fibres nerveuses. Ils ont ensuite répété l'expérience, mais cette fois-ci en utilisant deux souches de souris transgéniques : l'une comportait un récepteur des androgènes muté et l'autre un récepteur qui avait été invalidé sélectivement dans le système nerveux central. Sur ces souris insensibles aux androgènes, la testostérone n'a pas stimulé de remyélinisation des fibres nerveuses.

Ces résultats identifient le récepteur des androgènes comme une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement de maladies comme la sclérose en plaques. Ils ouvrent la voie à l'utilisation des androgènes pour favoriser la régénération de la myéline. Des travaux complémentaires devraient par ailleurs s'intéresser à la possibilité d'utiliser les taux sanguins de testostérone comme biomarqueurs pour évaluer la progression des maladies démyélinisantes.

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DEA Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques : mémoire bibliographiqueMélatonine et récepteurs à mélatonine : implications en chronobiologie
2000 - 2001

D.E.A. "Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques"
Mémoire bibliographique

UCB - Lyon 1 ; INSA de Lyon ; ENGREF
École Doctorale E2M2

Laboratoire d'accueilLaboratoire de biologie Animale et Appliquée
Faculté des Sciences et Techniques, Université Jean Monnet - Saint-Étienne
DirecteurB. BUISSON
CodirecteursJ. ATTIA
M. BEAUCHAUD
ParrainsS. GRENIER
F. FLEURY
D. LEGUELLEC
SOMMAIRE
Introduction
1. Notions de chronobiologie
1.1. Définition
1.2. Représentation des rythmes biologiques
1.3. Classification des rythmes biologiques
1.4. Entraînement des rythmes et horloge biologique
2. La mélatonine
2.1. Localisation
2.2. La glande pinéale
2.3. Voie de synthèse
2.3.1. Chaîne de synthèse
2.3.2. Rythme de synthèse de la mélatonine
2.3.3. Régulation de la synthèse
2.4. Voie de dégradation
2.5. Ontogenèse du rythme de sécrétion de mélatonine
3. Fonctions de la mélatonine
3.1. Régulation de la photosensibilité rétinienne
3.2. Adaptation à la lumière des mélanophores dermiques
3.3. Rythmes circadiens d’activités comportementales
3.4. Rythmes circannuels de reproduction et de croissance
4. Récepteurs à mélatonine
4.1. Typologie
4.2. Localisation
4.3. Structure des récepteurs
4.4. Transduction du signal mélatonine
4.5. Densité des récepteurs à mélatonine
Conclusion
Références bibliographiques

Introduction
Au début du siècle, McCord et coll. (1917, in Dubocovich et coll., 1996) montrent que des extraits de glande pinéale bovine provoquent un éclaircissement de la peau de Grenouille. En 1958, Lerner isole l’agent responsable : il s’agit d’un dérivé de la sérotonine, la N-acétyl-5-méthoxytryptamine. Ce composé provoquant l’agrégation des grains de mélanine dans les mélanophores des Batraciens, il est baptisé mélatonine.

Par la suite, la mélatonine est mise en évidence chez d’autres animaux que les Vertébrés, chez les Plantes et les Bactéries. Très vite les recherches se focalisent sur son rôle fonctionnel.

En premier lieu, on s'interroge sur les implications de la mélatonine dans les phénomènes journaliers. On sait aujourd’hui qu’elle est sécrétée durant la nuit par la glande pinéale chez les Vertébrés et que cette sécrétion est sous le contrôle de l’horloge biologique. Le rôle de cette sécrétion variable est encore hypothétique.

La durée de la sécrétion varie au cours l'année étant donné que la longueur de la nuit varie avec les saisons. L'information photopériodique est transmise à l'organisme via la durée de la sécrétion de mélatonine. Aussi de nombreux auteurs s' intéressent au rôle de la mélatonine dans les fonctions saisonnières comme la reproduction et la croissance.

Que ce soit à l'échelle de la journée ou de la saison, les effets de la mélatonine ne peuvent s'expliquer qu'à l'issue d'une étude approfondie des récepteurs et de la transduction du signal hormonal. Les techniques d'histologie moléculaire ont permis de mettre en évidence des récepteurs dans différentes parties de l'encéphale (hypothalamus, toit optique…) et dans plusieurs organes périphériques (poumon, foie…). Si ces résultats sont clairement établis chez les Mammifères, les études ne font que débuter chez les non mammaliens. Mon travail de recherche consiste à localiser les récepteurs à mélatonine chez deux modèles étudiés au Laboratoire (Poisson et Escargot) sous les angles complémentaires de l'activité circadienne et de la croissance.

étant donné l’importance de la mélatonine dans les rythmes biologiques, nous présenterons dans un premier chapitre les notions essentielles de chronobiologie. Nous décrirons ensuite les lieux et voie de synthèse de la mélatonine. Puis nous aborderons son rôle fonctionnel dans l’organisme en centrant essentiellement le discours sur les Vertébrés, groupe le plus étudié sous cet angle. La dernière partie sera consacrée à l’étude des récepteurs ainsi qu'à la cascade de réactions entraînées par la fixation du ligand sur son récepteur.

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Des cellules souches pour créer des organes par impression 3D
Par Janlou Chaput, Futura-Sciences  Partager Le bioprinting, ou l’impression de tissus humains, pourrait prendre un nouveau tournant. Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à construire une imprimante 3D capable de déposer des cellules souches embryonnaires humaines sans les détruire ni leur faire perdre leur pluripotence. De quoi susciter les plus gros fantasmes, comme la régénération d’organes entiers.

Le progrès passe parfois par la combinaison de différentes technologies. L’impression 3D permet depuis quelques années de fabriquer des objets en empilant une à une des couches de résine ou de plastique. Certains biologistes ont alors eu l’idée de remplacer le plastique par des cellules, afin de créer des structures organiques.
De premiers succès ont déjà été obtenus. Par exemple, en novembre dernier, des scientifiques ont utilisé cette méthode pour recréer du cartilage. Le résultat, injecté chez des souris, était parfaitement fonctionnel. D’autres expériences similaires ont été réussies, y compris avec des cellules souches embryonnaires (CSE) de rongeurs.
Ces cellules sont particulières car elles sont pluripotentes, c’est-à-dire qu’elles ont la capacité de se différencier en n’importe quel tissu de l’organisme. On les trouve aussi chez l’Homme et on les a d’ailleurs testées en impression 3D. Cependant, elles sont plus fragiles que celles retrouvées chez la souris et n’ont pas tenu le choc.
Des cellules souches embryonnaires survivent à l’impression 3D
Des scientifiques de l’Heriot-Watt University d'Édimbourg (Écosse) annoncent cependant avoir probablement réussi à outrepasser le problème. Leur système, décrit dans la revue Biofabrication, a épargné la quasi-totalité des cellules souches humaines tout en leur permettant de garder leurs propriétés intrinsèques, celles qui nous intéressent en médecine régénérative.

Voici l'imprimante 3D conçue par les scientifiques. Grâce à son système de valves et d'air comprimé, elle permet aux cellules souches embryonnaires de survivre au jet d'encre. © Will Shu, Biofabrication

La machine est pilotée par ordinateur. Elle dispose de deux encres biologiques : l’une contient les cellules souches dans un milieu de culture servant à les alimenter, quand l’autre ne contient que ce milieu.
Grâce à un système à air comprimé contrôlé par l’ouverture ou la fermeture d’une microvalve, les quantités déposées sont extrêmement précises. Ainsi, les auteurs peuvent déposer uniquement cinq cellules s’il le faut. Grâce à la superposition des couches, ils ont obtenu des gradients de concentration en CSE. Les cellules se regroupent alors en amas sphériques dont la taille est parfaitement contrôlée.
Des organes artificiels ? C'est encore un peu tôt
Un jour après l’opération, plus de 95 % des CSE étaient encore vivantes, et 89 % des cellules résistaient, encore 48 h plus tard. L’utilisation d’un marqueur a par ailleurs révélé qu’elles n’avaient pas perdu leur pluripotence. La preuve que le concept fonctionne.
Nous sommes tout de même encore loin de la création d’organes complexes par des imprimantes 3D, même si de la peau et du tissu musculaire ont déjà pu être mis au point. Pourquoi ? Un foie, un cœur ou encore un rein demandent un système vasculaire important qu’on ne peut encore fournir, même si certains laboratoires travaillent à l’élaboration de vaisseaux sanguins artificiels.
Cependant, même si ce fantasme n’est pas encore à portée de main, des tissus artificiels fabriqués rapidement et à moindre coût pourraient servir à imiter des organes, afin de tester l’effet de molécules médicamenteuses. L’opportunité de limiter les essais pharmacologiques menés sur les animaux. Pour le moment, les techniques de bioprinting sont encore à leurs prémices mais les avancées laissent supposer qu’un jour les imprimantes 3D biologiques feront partie de l’équipement de base des laboratoires de biologie cellulaire.

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Paris, 12 mai 2011

Comment les abeilles adaptent-elles leur vitesse pour éviter les obstacles ?
A l'inverse des humains, les abeilles sont dotées d'une vision dorsale leur permettant d'esquiver les obstacles situés au-dessus de leur tête. Cette vision dorsale participe-t-elle au contrôle de leur vitesse ? Eh bien oui ! L'abeille se révèle capable d'ajuster sa vitesse en fonction des distances qui la séparent des obstacles, y compris dorsaux. Cela lui est possible grâce au défilement visuel perçu, notamment au-dessus de sa tête. C'est ce que viennent de démontrer expérimentalement des bioroboticiens de l'Institut des sciences du mouvement (CNRS / Université de la Méditerranée). Pour parvenir à ces résultats, les chercheurs ont, au préalable, modélisé la navigation en vol de cet insecte dans les trois dimensions. Leurs travaux sont publiés le 12 mai 2011 dans la revue PLoS One.
Comment une créature aussi minuscule que l'abeille, dont le cerveau est plus petit que celui d'un oiseau, parvient-elle à contrôler son vol et ainsi, à éviter les obstacles en vol ou au sol ? On sait aujourd'hui que les prouesses sensori-motrices de ces miniatures volantes reposent sur un système nerveux composé de cent mille à un million de neurones. Lorsque l'insecte vole au-dessus du sol, l'image de l'environnement défile d'avant en arrière dans son champ visuel, créant ainsi un flux optique défini comme la vitesse angulaire à laquelle défilent les contrastes présents dans l'environnement. Par définition, ces flux optiques sont fonction du rapport entre la vitesse et les distances aux surfaces.

Pour prédire le vol des abeilles, les chercheurs ont conçu, il y a un an, un modèle de simulation appelé ALIS. A partir de données essentiellement visuelles (objets présents, déplacement de ces objets…), ce dispositif permet après traitement informatique, de reproduire les trajectoires des insectes. Ces spécialistes en biorobotique ont ensuite construit une chambre de vol aux formes géométriques complexes que les abeilles butineuses ont appris, petit à petit, à traverser pour aller récolter une récompense d'eau sucrée. Cette chambre est dotée de plusieurs rétrécissements où le sol et le plafond, puis les parois latérales se rapprochent. Les chercheurs ont ainsi observé que l'abeille diminue sa vitesse proportionnellement à la section minimale de la chambre de vol, que la section minimale soit horizontale ou bien verticale. Autrement dit, l'animal ralentit sa vitesse de vol dès lors qu'un obstacle se rapproche. Sa vitesse dépend de l'encombrement de son champ visuel et donc de la distance aux obstacles. Ce comportement est parfaitement prédit en simulation par le modèle ALIS : les trajectoires d'abeille volant dans la chambre de vol correspondent parfaitement aux trajectoires d'insecte virtuel prédites par modélisation.

Les scientifiques proposent l'existence de régulateurs qui maintiennent les flux optiques, en d'autres termes les rapports vitesse/distances perçus visuellement, à des valeurs constantes. Ainsi, si l'insecte vole dans un environnement qui devient de plus en plus encombré, son « régulateur automatique » le contraindrait à diminuer sa vitesse de manière à maintenir constant le rapport vitesse/distances. Le modèle de « régulateur de flux optique » permet de comprendre comment une abeille parvient à voler sans jamais avoir besoin de mesurer ni sa vitesse, ni sa position par rapport aux parois. Elle s'affranchit ainsi des capteurs de l'aéronautique traditionnelle, comme les radars doppler qui délivrent la vitesse par rapport à sol. Ces capteurs ultra-précis présentent l'inconvénient d'être encombrants, onéreux et gourmands en énergie. Ces travaux illustrent le double enjeu, fondamental et appliqué, de la biorobotique et pourraient trouver des applications dans l'aérospatial, tant sont cruciales les phases où un avion vole en environnement confiné.

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