Reprogrammation épigénétique et Cancer

1. N°4 Septembre 2005 RENÉ DESCARTES BIOLOGIE Edité par la faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques de Paris 5, 4 avenue de l’Observatoire, 75006 Paris

2. JOURNAL SCIENTIFIQUE BIOLOGIE RENÉ DESCARTES ÉDITORIAL Par l’équipe du Journal Une idée qui poursuit son chemin, un projet pédagogique qui s'étoffe, une participation et une production des étudiants… Voici donc les 48 pages du quatrième numéro de notre… JSBRD : "Journal Scientifique Biologie René Descartes" Une nouveauté ! L’équipe du Jour- nal ouvre son éditorial aux enseignants de la filière scientifique. Le professeur Luc Cynober a eu la gentillesse de ré- pondre positivement à notre demande. Nous l’en remercions. Après les anticorps monoclonaux, les lymphocytes T et les cataclysmes, le transport nucléocytoplasmique, la nou- velle revue de synthèse orchestrée par Daniel Robic et Philippe Manivet, vous portera dans l’univers de la reprogrammation épigénétique. Vous retrouverez toutes nos rubri- ques (la bio-graphie en moins, mais quelques sympathiques indiscrétions nous laissent entrevoir son retour pour la prochaine édition) avec une nouveau- té : de la méthode (p. 46). En plus de son don pour le journa- lisme scientifique, chaque promotion révèle des étudiants aux talents artisti- ques. Ainsi, cette année, la page de couverture est de Nathalie Bessodes et les photos de promotions sont d’Aurélie Chiche et d’Hélisienne Charcot. Malgré l’intense travail fourni par le comité de relecture (un merci particulier à Emmanuel), le comité scientifique et l’équipe du Journal pour évaluer les articles soumis par les étudiants, il se pourrait que quelques coquilles subsis- tent… N’hésitez pas à nous les signaler. Pour la première fois nous avons rencontré une difficulté et lançons donc un avis de recherche. En effet, une étu- diante nous a soumis un article sur les Quantum Dots et nous n'avons pas trou- vé de correcteur. Êtes-vous compétent dans le domaine ou connaissez-vous une personne qui le soit ? Merci de nous contacter. Pour finir, un bilan du troisième numéro : un tirage de 400 exemplaires "papier" de 48 pages grâce au soutien financier du Fonds d'Aide à l'Innovation Pédagogique (FAIP) de notre Universi- té. Ce quatrième numéro sera tiré à 400 exemplaires grâce, cette année, au soutien financier de notre composante. Bref, un bilan de nouveau satisfaisant ! Un dernier point : ne pouvant pas répondre aux différentes demandes d’envoi des anciens numéros, un site internet a été ouvert où ces différents numéros et questionnaires peuvent être téléchargés : http://www.pharmacie. univ-paris5.fr/journalbio/ Rendez-vous pour le prochain numéro prévu pour l’année universitaire 2005/2006 ! LE COMITÉ ÉDITORIAL Étudiants Marie Anson, Boussad Alouane, Indoumaty Baskara, Nathalie Bes- sodes, Natacha Bertran, Hélisenne Charcot, Aurélie Chiche, Aïssatou Diawara, Alexandre Gidon, Emilie Grass, Ellen Hartman, Khaled Ha- ched, Sophie Jegouic, Héloïse Lam- bert, Céline Loinard, Lauriane Loyant, Marie Luquet, Béatrice Mafféi, Delphine Naoun, Julien Nelson, Fatoumata Niang, Ravi Pandey, Carine Raad, Bernardo Roca Rey Ross, Kristell Roser, Asuncion Roxan Salmeron, Martin Schütz, Michel Van, Aline Yon. L'équipe du Journal Virginie Lasserre, Dominique Mar- tin, Daniel Robic, Edith Germani, Véronique Hanin. Comité scientifique Daniel Robic, Edith Germani, Anne Héron, Katell Peoc'h, François- Xavier Galen, Marie-José Butel, Claire Legay, Philippe Manivet, Samira Bourgeois, Frédéric Dardel, Christophe Moinard, Thierry Noël. Comité de relecture Emmanuel Curis, Edith Germani, Catherine Kern-Perrin, Héloïse Lambert, Muriel Laromiguière, Na- thalie Bessodes, Christophe Moi- nard, Marie Anson. Membre d'honneur Dominique Durand, Doyen de la faculté des Sciences Pharmaceuti- ques et Biologiques. SOMMAIRE Editorial du Pr Luc Cynober p. 3 Revue de synthèse p. 4 Les brèves p. 11 Futur… p. 27 De la méthode p. 30 Point de vue du monde p. 36 BioParis5 p. 39 Bloc-notes p. 40 Sciences et loisirs p. 45 Photo de promo L2 p. 47 Photo de promo L3 p. 48 REMERCIEMENTS Au service central de la reprogra- phie de l’Université Paris 5 et en particulier à M. Jean-Jacques Sarcy pour sa motivation et son soutien dans le travail d’impression de ce journal. A monsieur Jean-Michel Mauclaire de la société BioQuanta pour la subvention qu'il a allouée en participation à l'édition de ce journal.

3. ÉDITORIAL PAGE 3 LA NUTRITION, LA FILIÈRE SCIENTIFIQUE ET QUELQUES AUTRES CONSIDÉRATIONS Par le professeur Luc CYNOBER, Laboratoire de Biologie de la Nutrition, Faculté de Pharmacie – Université Paris 5 Il y a quelques années, dans un moment d’illumination, j’ai dit à des étudiants de Licence : « la nutrition, c’est la vie ». Bel aphorisme s’il en est, mais il est indubitable que nos cellules ne peuvent se passer de nutriments, en particulier d’eau. Au-delà, il est légitime de se poser la question de savoir ce qu’est la nutrition ? Une pincée de biochimie, un zeste de physiologie, un peu d’immunologie et de bactériologie, ne pas oublier de saupoudrer de toxicolo- gie, de pharmacie clinique et de phar- macotechnie (dans sa composante nutrition artificielle), et j’en passe. La nutrition est tout cela à la fois et en même temps quelque chose de diffé- rent : elle est transversale et intégrative. Les sciences de la nutrition commencent là où celles de l’alimentation s’arrêtent : un carré de sucre est un aliment, le glucose qui en est un composant est un nutriment. En d’autres termes, la nutrition commence au moment où un individu porte un aliment à sa bouche. On comprend donc que la nutrition concerne également des domaines tels que le comportement et la préférence alimentaire, le goût… Longtemps marginalisée, la nutrition connaît un essor considérable ces der- nières années. Ceci résulte de la percep- tion que la population a d’une relation forte entre, d’une part, un état nutrition- nel satisfaisant et, d’autre part, la santé, la longévité et la beauté. Cela est ren- forcé par le fait que le corollaire est vrai : l’obésité, l’athérosclérose sont responsables d’une morbidité et d’une mortalité accrues. Il en découle un inté- rêt pour les compléments alimentaires, pour le meilleur ou pour le pire. Le meilleur lorsque l’industrie agroalimentaire utilise toute la puissance de ses moyens pour mettre au point des aliments-santé de valeur ; le pire lorsque de sombres officines vendent, par cor- respondance ou sur Internet, des produits dangereux. Dans notre faculté, les étudiants de L3 peuvent choisir la Nutrition en mo- dule optionnel. Tout d’abord, je voudrais dire que j’aime ces étudiants. Ils ont souvent échoué de peu au concours de Médecine ou de Pharma- cie. Ils sont en pleine reconstruction et ont une revanche à prendre sur la vie. Ils ont faim, faim de connaissance, faim de réussite. Dans une faculté à dominante pharmaceutique, il serait injuste et erroné de les considérer comme des étudiants de deuxième catégorie. Je le sais pour avoir fondé avec le Pr. B. Beaufrère le cursus scientifique Nutrition, voici dix ans, à la faculté de Médecine-Pharmacie de Cler- mont-Ferrand. Je garde de cette époque un souvenir merveilleux et de solides amitiés avec de nombreux étudiants des premières promotions dont la plupart mène des carrières brillantes. Ceci me conduit à évoquer l’intérêt professionnel que représente la Nutri- tion pour les étudiants de la filière scientifique. De façon préliminaire, je voudrais dire que je crois davantage à l’homme (et à la femme aussi !) qu’au diplôme dont est titulaire ce dernier : les cabinets de recrutement ne s’y trompent pas. Hormis le cas où le diplôme est engagé (par exemple pour les pharma- ciens en production ou les médecins en recherche clinique), tout est possible pour un scientifique : carrière universitaire, au sein d’un EPST (INSERM, CNRS, INRA), dans l’industrie, en particulier en R&D mais aussi dans le marketing. Preuve en est que quatre des thésards (dont 3 scientifiques et 1 phar- macien) du laboratoire que je dirige ont trouvé, ces deux dernières années, un emploi de cadre dans l’industrie avant même d’avoir soutenu leur thèse d’université, deux en R&D, un en Di- rection médicale et un aux Affaires réglementaires et de façon notable ce dernier est issu de la filière scientifique. De façon plus générale, la Nutrition a le vent en poupe ; les dix-huit thésards sortis ces dix dernières années du laboratoire sont maintenant maîtres de conférence, praticiens hospitaliers (ou les deux à la fois), dans l’industrie pharmaceutique ou agroalimentaire, ou encore chargés de recherche à l’INRA. Zéro perdu de vue, zéro chômeur ; peu peuvent en dire autant. Si pour finir, je devais faire une recommandation aux étudiants de la filière scientifique, je dirais : travaillez, travaillez encore, travaillez toujours ; réfléchissez à votre projet de carrière (mieux vaut s’intéresser à la gériatrie, étant donné le vieillissement de la population, qu’à la pédiatrie) et surtout soyez mobiles. ¦ L’équipe du Journal ouvre son éditorial aux enseignants de la filière scientifique. Le professeur Luc CYNOBER, directeur du laboratoire de Biologie de la Nutrition, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Université Paris 5 a eu la gentillesse de répondre positivement à notre demande. Nous l’en remercions. L’équipe du Journal

4. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 4 Me K 9 Me K4 Ac complexe Nu RD RÉPRESSION ACTIVATION Légende : : Acétyl : Méthyl Me K 9 DNMT HMTase Méthylation de l’histone Méthylation de l’ADN MeCP2 HDAC Légende : : Méthylation histone : Méthylation de l’ADN Figure 2 Figure 1 MÉTHYLATION ET REPROGRAMMATION ÉPIGÉNÉTIQUE Par Nathalie BESSODES, Indoumady BASKARA, Fatoumata NIANG, Boussad ALOUANE Figures : Nathalie BESSODES, Indoumady BASKARA Le terme de modifications épigéné- tiques associe l’ensemble des processus impliqués dans la régulation des gènes (long-term gene silencing) ainsi que dans l’empreinte génomique (maternelle et paternelle). Elles sont également impliquées dans le maintien de la stabi- lité du génome (rétrotransposons viraux et rétrovirus endogènes réprimés), dans l’inactivation du chromosome X et la reprogrammation épigénétique au cours de l’embryogenèse et de la gamétoge- nèse. Le processus majeur est la méthy- lation et/ou la déméthylation de l’ADN associée aux modifications des histones (acétylation, phosphorylation, méthyla- tion, ubiquitinylation) et au remodelage de la chromatine. On définit par épigé- nèse toutes altérations fonctionnelles des gènes, sans modifications de sé- quences (mutations) et par épimutations toutes modifications épigénétiques anormales induites par des mutations affectant un des acteurs de la méthyla- tion tel que les méthyltransférases. Ces processus ont été mis en évi- dence lors d’expériences de transfert nucléaire et de l’étude du développe- ment embryonnaire ainsi que de l’oncogenèse. Ils ont suscité dès lors un intérêt pour le clonage et l’application thérapeutique de cellules souches ES (stem cell). Ces phénomènes ont été caractérisés chez la souris ainsi que chez d’autres mammifères, chez le xé- nope mais également chez les végétaux. Notons que cette étude, chez l’homme, est limitée par les règles éthiques concernant la manipulation des embryons. L’épigénétique est une science en plein essor. Elle explore tous les méca- nismes impliqués dans la différenciation cellulaire et le développement embryonnaire, mécanismes que la généti- que, à elle seule, n’a pu expliquer. État chromatinien et méthylation Relation entre la structure de la chromatine, la méthylation des histones et de l’ADN Le degré de méthylation et d’acétylation des histones ainsi que l’état de méthylation de l’ADN peuvent fournir plusieurs états de la chromatine (Cf. figure 1). L’histone H3 peut être méthylée par des histone méthyl transférases (HMTases) sur plusieurs lysines (4, 9, 27, 36). Selon la position de la méthylation, il peut y avoir soit recrutement du facteur répressif HP1 conduisant à un état condensé et transcriptionnellement inactif de la chromatine (H3-mK9), soit inhibition de la fixation d’un complexe protéique complexe protéique contenant une histone désacétylase (HDAC) et conduisant à un état décondensé transcriptionnellement actif. Ces deux états chroma- tiniens sont donc parfaitement réversi- bles. Chacune d’elles a un impact sur l’action de l’autre. Cependant l’état chromatinien condensé obtenu après méthylation de K9 peut être stabilisé par la méthylation de l’ADN par des DNA méthyl transfé- rases (Dnmt) au niveau des îlots CpG des promoteurs. La méthylation du promoteur par ces enzymes, va permettre de recruter via des protéines se liant à l’ADN telles Mecp2 (methylated DNA binding protein), l’histone désacétylase (Cf. figure 2) ayant pour effet un renfor- cement de la méthylation, une augmentation de condensation de la chromatine et une répression transcriptionnelle accrue. Cet état chromatinien particulier est transmissible. Il existe donc un équilibre dynamique entre la structure de la chromatine et la méthylation de l’ADN. La méthy- lation des histones est impliquée dans d’autres phénomènes de contrôle épigé- nétique que nous aborderons brièvement ci-dessous.

5. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 5 Les enzymes responsables de la méthy- lation de l’ADN : DNA méthyltransféra- ses (Dnmt) Ces dernières catalysent le transfert du groupe méthyle de la S-adénosylméthionine (SAM) vers une cytosine formant ainsi la 5- méthylcytosine. Plusieurs formes de Dnmt existent, toutes possèdent un domaine conservé C-terminal qui cor- respond au domaine catalytique et un domaine très variable situé en N- terminal spécifique à chacune de ces enzymes. Au niveau génique, des variations de séquences nucléotidiques sont observées sur le promoteur, conférant une diversi- té fonctionnelle pour les différentes Dnmt : - le gène Dnmt 1 chez la souris contient trois sites d’initiation de transcription alternative. Le choix d’un promoteur se fera en fonction du type cellulaire. Cette enzyme est responsable d’une méthylation de maintenance. - le gène Dnmt 3 code pour une enzyme, Dnmt 3, possédant une activité méthyltransférase de novo in vitro mais également in vivo. Ces deux formes Dnmt 1 et Dnmt 3 peuvent avoir des cibles ADN distinctes et des fonctions différentes selon le stade du développement embryonnaire. Il existe également une coopération entre la méthylation de novo et la mé- thylation de maintenance. - en ce qui concerne le gène Dnmt 2, sa fonction reste encore inconnue. Les Dnmt font la distinction entre les régions non méthylées et les régions hémi-méthylées. Elles agissent précisé- ment sur les régions CpG, où la lignée parentale est méthylée et où le brin néoformé n’est pas méthylé. C’est seulement dans ce cas que Dnmt 1 peut reconnaître l’îlot CpG. En effet, si le brin parental n’est pas méthylé ou si les 2 brins sont méthylés, Dnmt 1 ne peut exercer son action. Il faut noter qu’une méthylation de novo aberrante c’est-à- dire se faisant soit sur un mauvais site, soit à un mauvais moment du stade de développement, peut être associée à des transformations cellulaires et à une perte de compétence développementale (étude réalisée chez le xénope). Une régulation minutieuse de ces enzymes est donc nécessaire. Du point de vue structural, les Dnmts possèdent un domaine régulateur comportant une séquence NLS (Nuclear Localisation Sequence) mais également une séquence de rétention cytoplasmi- que. En effet, les Dnmts sont retenues dans le cytoplasme durant les stades précoces de l’embryogenèse. Un stock maternel de Dnmt accumulé dans l’oocyte est observé. Il existe également des protéines régulatrices pouvant affec- ter la conformation globulaire des Dnmts et ainsi masquer la séquence NLS. Toutefois, cette rétention cyto- plasmique présente des propriétés satu- rables. Une hypothèse a été évoquée sur l’existence d’une autre fonction de Dnmt dans le cytoplasme. Elle aurait un rôle de protection sur le développement de l’embryon et sur la lignée germinale en méthylant systématiquement les ADN intrus empêchant leur transcription. La reprogrammation épigénétique Deux phases de reprogrammation épigénique se déroulent dans le déve- loppement des mammifères : une pre- mière jusqu’à la phase préimplantatoire de l’embryon et une seconde durant la phase de développement de la lignée germinale où une perte de la méthyla- tion est associée à l’effacement des empreintes disposées lors du dévelop- pement des gamètes. Épigénétique et développement embryonnaire (phase préimplantatoire) Les ADN des gamètes mâles et femelles sont fortement méthylés. Après fé- condation des phénomènes touchent les chromatines mâle et femelle sous l’action d’un facteur protéique le MPF (composé de p34cdc2 et cycline B) très présent dans le cytoplasme de l’ovocyte. Le génome femelle, bloqué en méta- phase de la seconde méiose, termine sa méiose devenant ainsi haploïde, expulse le second globule polaire et forme le pronucléus femelle. Le génome mâle, déjà haploïde et complexé à des nucléo- protamines, subit un échange de ces dernières par des histones cytoplasmi- ques de l’ovocyte. Une décondensation chromatinienne accompagne la formation du pronucleus mâle. Ce remodelage chromatinien permet l’accès au génome paternel des facteurs cytosoliques de reprogrammation. Avant la première division cellulaire, le génome paternel subit une déméthylation presque totale. Cette déméthylation s’opérant en absence de toute réplication de l’ADN est appelée « déméthylation active ». Le génome maternel, quant à lui, ne subit pas cette déméthylation. Le pronucleus femelle contient de fortes concentra- tions en H3-mK9. Par contre, après fécondation (échange protamine / histone) le pronucleus mâle ne présente que peu de H3-mK9. Le facteur répres- sif HP1 ne serait recruté que par la chromatine maternelle, préservant ainsi le génome maternel de la déméthyla- tion. Plusieurs mécanismes de déméthy- lation ont été proposés : enlèvement du groupe méthyl en 5’ de la cytosine, enlèvement de la base méthyl-cytosine, excision de quelques nucléotides adja- cents et resynthèse (NER). La question reste ouverte. À partir du stade zygote et jusqu’au stade morula, le génome maternel subit également une déméthylation. Cette déméthylation est, cette fois, liée à la réplication de l’ADN (« déméthylation passive »). La méthyltransférase Dnmt 1, d’origine maternelle, reste exclue du noyau durant la majorité de la phase préimplantatoire, jusqu’au stade huit cellules. Cette exclusion combinée au caractère semi-conservatif de la réplica- tion (le brin d’ADN fils n’est pas mé- thylé) conduit à un état d’hypométhylation. Durant toute cette période, les gènes soumis à empreintes parentales et certaines séquences répétées conservent leur méthylation. Les séquences répé- tées de type Line 1 sont très fortement déméthylées. En revanche, les séquen- ces IAP (intercisternal A particle) restent insensibles à la déméthylation pro- bablement pour éviter l’apparition de mutations par rétrotransposition des IAP. La phase de déméthylation passive est suivie d’une phase de méthylation de novo, due à l’expression des Dnmt 3a et b. Cette méthylation est spécifique de lignées. Elle porte sur les cellules de la masse interne (ICM) du blastocyste, qui fourniront ultérieurement l’embryon, alors que les cellules du trophectoderme, qui fourniront les tissus extra- embryonnaires, resteront dans un état de méthylation voisin de celui du stade morula. La méthylation dans l’inactivation du chromosome X : Au cours du déve- loppement d’un embryon de sexe fémi- nin, deux inactivations concernant le chromosome X se mettent en place (Cf. figure 3). La régulation de ce phéno- mène se fait par l’intermédiaire du centre Xic (X inactivation center) qui contient le gène Xist fournissant un

6. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 6 ARN Xist non codant. Cet ARN Xist possède deux fonctions distinctes : une pour la reconnaissance du chromosome à inactiver, l’autre pour l’inactivation de ce chromosome. En effet, l’ARN Xist possède deux types de séquences : des séquences répétées en 5’ permettant le silence du chromosome et des séquen- ces redondantes, dispersées, se com- plémentant à différentes régions fonctionnelles de gènes du chromosome X à inactiver réalisant ainsi un balisage identifiant ce chromosome (Cf. figure 4). La transcription de l’ARN Xist est régulée par la transcription anti-sens du gène Xist fournissant Tsix. Après interaction avec le ARN Xist, l’histone H3 est méthylée sur les lysines 9 et 27. Cependant la lysine 4 reste hypométhy- lée. Il semble que la présence de l’ARN Xist permette de recruter un complexe protéique PRC (polycomb repressive complex) et une HMTase spécifique de Xic. La méthylation de la lysine 9 de H3 intervient dans l’initiation et le maintien de l’état réprimé. L’inactivation du chromosome X comprend donc deux phases principa- les : une phase réversible dirigée par l’ARN Xist et la méthylation de H3 et une phase irréversible caractérisée par la modification des histones (méthylation et désacétylation) et un maintien de l’ADN sous forme inactive. La transition entre la phase réversible et la phase irréversible se fait par l’intermédiaire des protéines « polycombs », plus parti- culièrement par le complexe protéique Eed / Enx 1. En effet, la présence de ce complexe est observée juste après le balisage du chromosome par l’ARN Xist. Ce complexe accompagne la mé- thylation de l’histone H3 sur la lysine 27. Ensuite, il laisse place à d’autres protéines « polycombs » qui assureront la transition définitive vers la phase irréversible. La première inactivation concerne le chromosome X d’origine paternelle du stade quatre cellules blastocyste. Á ce stade, les cellules du trophectoderme, futur tissu extra embryonnaire, conservent l’inactivation de l’X paternel. Par contre, les cellules de la masse interne du blastocyste (ICM) (futur embryon) subissent la réactivation de l’X paternel avec perte de l’enrobage par le ARN Xist, perte des modifications chromati- niennes. Très vite, la deuxième inactivation s’effectue sur cette lignée ICM. Le choix du chromosome à inactiver, soit maternel soit paternel, se fait alors de façon aléatoire au moment de l’implantation du blastocyste dans l’utérus. Cette inactivation persiste pendant toute la vie de l’individu. La méthylation ne serait pas suffi- sante à elle seule pour inactiver l’X mais pourrait être impliquée dans le maintien de l’état inactif. La méthylation de l’ADN est la phase définitive correspondant au maintien de l’état inactif au cours de la vie de l’individu. La méthylation et le phénomène d’empreinte parentale. Contrairement aux plantes, la parthénogenèse naturelle n’est pas observée chez les mammifè- res : ceci suggère que la présence des deux génomes, maternel et paternel, sont nécessaires au développement de l’embryon. En effet, les génomes paternel et maternel auraient respectivement un rôle déterminant dans la formation des annexes embryonnaires et dans le développement de l’embryon. Cette différence fonctionnelle, malgré leur constitution génétique identique, résulte d’un marquage des génomes parentaux appelé empreinte génomique parentale (genomic imprinting). L’empreinte génomique dans les gamètes est à l’origine de l’expression monoallélique et différentielle de certains gènes des allèles paternels et ma- ternels chez le zygote. Ceci a été établi par l’étude d’embryons parthénogénéti- ques et androgénétiques, obtenus après transplantation nucléaire, qui se sont avérés non viables : il existe « une sorte de complémentarité fonctionnelle » entre le génome paternel et maternel. Figure 3 Xist Tsix ARN Xist Chromosome X à inactiver ARN Xist se complémente avec certaines régions de l’ADN du chromosome X Xist Tsix ARN Xist Chromosome X à inactiver ARN Xist se complémente avec certaines régions de l’ADN du chromosome X Figure 4

7. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 7 La répression allélique est régulée par une région intronique située dans la région de contrôle parentale (ICR) qui est méthylée sur l’un des deux allèles parentaux. Le maintien de l’empreinte est simi- laire à l’inactivation du chromosome X et fait intervenir la méthylation de l’ADN et la modification d’histones ainsi que des protéines « polycombs ». Cependant, la liaison de protéines non- histones à ICR peut empêcher l’acquisition de méthylation sur l’une des deux lignées germinales. L’ ICR est flanquée de séquences répétées directes nécessaires à l’établissement de la mé- thylation durant la spermatogénèse et séquences absentes chez les espèces où le gène n’est pas soumis à empreinte. Ces séquences répétées recrutent des facteurs transactivateurs sur une seule des lignées germinales et par consé- quent induit localement une méthyla- tion. Le maintien de l’empreinte néces- site une maintenance de Dnmt 1. Épigénétique et lignée germinale Au cours du développement embryonnaire, les cellules de l’épiblaste peuvent conduire à deux lignées distinctes : les cellules somatiques et les cellules primordiales de la lignée germinale (PGC). Ces dernières subiront une reprogrammation épigénétique distincte de celle des cellules somatiques. L’émergence des PGC se situe au niveau de l’épiblaste proximal sous l’influence de facteurs BMP (Bone Morphogenic Proteins) tels BMP 4, BMP 2, BMP 8b secrétés par l’ectoderme extra-embryonnaire. Cette interaction induit la sensibilité de l’épiblaste proximal à l’interféron, ce dernier induisant l’expression du gène fragilis définissant la fraction de méso- derme ayant une compétence de cellule germinale. L’expression de fragilis induit stella, le produit de ce gène ré- primant l’expression des gènes Hox qui caractérise le développement des cellules somatiques. Après leur détermina- tion et leur différenciation, les PGC migrent à la base de l’allantoïde. Elles sont retrouvées ensuite au niveau de l’endoderme intestinal. Elles quittent ensuite l’intestin, traversent le mésen- tère dorsal et rejoignent les ébauches gonadiques. Au cours de leur migration les PGC prolifèrent sous le contrôle de SCF (stem cell factor), du récepteur c- kit, du ligand de c-kit. La différencia- tion des PCG en gonocytes mâles ou femelles est sous l’influence de facteurs protéiques tels Gas6, Gata-4, SF-1, Wt- 1, Zfx (femelle), Zfy (mâle) exprimés selon la nature XX ou XY de l’embryon mais également sous l’influence du gène sry uniquement exprimé chez le mâle. Au niveau des crêtes génitales, le gonocyte mâle arrête sa mitose et le gonocyte femelle entre en prophase de la pre- mière méiose. Dès leur arrivée au niveau des crêtes génitales et avant l’arrêt mitose/méiose, les PGC subissent un remaniement épigénique très important. Il y a tout d’abord une déméthylation active d’un grand nombre de séquences ADN : gènes simple copie, gènes soumis à empreinte parentale, séquences répétées (certaines séquences répétées restent cependant insensibles). À ce stade toutes les empreintes parentales sont donc effacées. Ce processus de déméthylation est essentiel pour plusieurs raisons : il per- mettra la génération de nouvelles cellules qui seront totipotentes dans la phase préimplantatoire de l’embryogenèse, l’équivalence de l’état épigénétique des cellules des deux sexes avant leur diffé- renciation et la réacquisition des empreintes parentales, enfin l’élimination d’éventuelles épimutations acquises au cours du temps dans les gamètes parentales. La reprogrammation épigénétique varie selon que les gonocytes sent mâles ou femelles. Chez le mâle, l’établissement des empreintes paternel- les commence très tôt, avant la naissance, dans le gonocyte diploïde quies- cent et se poursuit après la naissance au cours de la spermatogénèse. L’empreinte paternelle est totale au stade pachytène de la méiose I. Chez la femelle le rétablissement des empreintes se fait après la naissance dans l’ovocyte en croissance arrêté au stade diplotène de la première division méiotique. Les gamètes matures présentent une dissy- métrie de méthylation : l’ADN du ga- mète mâle est hyperméthylé par rapport à l’ADN de l’ovocyte. Cependant, glo- balement, l’ADN des gamètes est hy- pométhylé par rapport à celui des cellules somatiques. Les Dnmt 3a et b seraient impliquées dans la méthylation de novo. Dnmt 3L seraient plus particuliè- rement impliquées dans la méthylation des gènes soumis à empreinte. Ces gènes soumis à empreinte renferment des zones de méthylation différentielles (DMR). La restriction de la méthylation à certaines zones spécifiques de ces gènes impliquerait le facteur CTCF (CCCTC binding factor) qui par sa liaison à ces zones empêcherait la mé- thylation de novo. Par exemple le gène H19 soumis à empreinte paternelle restera non méthylé sur ces DMR dans l’oocyte par liaison avec CTCF, le pro- tégeant ainsi de la méthylation de novo. La lignée germinale mâle exprime en plus un autre facteur appelé BORIS (Brother Of the Regulator of Imprinted Sites). L’expression de ces deux facteurs est exclusive. BORIS est fortement exprimé lors de la phase de démé- thylation. Son expression est arrêtée lors de la reméthylation alors que celle de CTCF est augmentée. L’échange BORIS-CTCF initierait et ciblerait la méthylation de l’ADN de novo dans la Figure 5

8. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 8 lignée germinale mâle. Un marqueur du processus de reprogrammation épigénétique : Oct-4 La protéine Oct-3/4 appartient à la famille POU des facteurs de transcription reconnaissant une séquence octa- mérique du promoteur proximal ou distal des gènes cibles. Elle a été identi- fiée chez la souris ainsi que chez d’autres espèces de mammifères. Pour toutes les espèces le gène présente une grande homologie de séquence, y compris dans les séquences régulatrices. L’établissement de l’expression de Oct-4 permet une évaluation de la reprogrammation épigénétique et fournit une aide précieuse dans le clonage d’espèces animales, l’étude des cellules souches ES et tout particulièrement lors de transfert nucléaire. L’expression d’Oct-4 est considérée comme un marqueur des cellules pluripotentes. Le gène codant pour Oct-4 (Pou5f1 chez la souris) est régulé par son promoteur proximal (PP) et deux régions amplifi- catrices (proximal enhancer, PE et distal enhancer DE). La région DE sera impliquée uniquement au stade épi- blaste du développement embryonnaire. L’expression d’Oct-4 est elle-même sous la dépendance de facteurs dont plusieurs membres de la famille des récepteurs nucléaires (SF1 steroidoge- nic factor, GCNF germ cell nuclear factor, RAR/RXR) (Cf. figure 5). La protéine Oct-4 maternelle est présente (ainsi que son ARN) dans l’oocyte fécondé jusqu’au stade deux cellules. L’expression de la protéine du zygote est très forte à partir du stade huit cellules. Au stade blastocytaire, l’expression d’Oct-4 reste très forte au niveau des cellules de la masse interne mais diminue jusqu’à devenir indécela- ble au niveau des cellules du trophectoderme. Une expression différentielle d’Oct-4 est observée lors de la différen- tiation des cellules de la masse interne du blastocyte en épiblaste (ectoderme primitif) et hypoblaste (endoderme primitif). Seules les cellules de l’épiblaste conservent l’expression d’Oct-4. Cette expression est maintenue lors de la transformation en PCG. Les PGC conservent l’expression d’Oct-4 durant leur prolifération et leur migration vers les crêtes gonadiques. Oct-4 est également impliqué dans une autre fonction que le maintien de la pluripo- tence au niveau de la lignée germinale. En effet la perte de la fonction d’Oct-4 conduit à l’apoptose des PGC et non à la différenciation en lignée trophoder- mique. Dans les PGC femelles l’expression d’Oct-4 décroît lors de l’entrée en prophase méiotique I puis reprend après la naissance lors de la croissance des oocytes. Chez les embryons mâles l’expression d’Oct-4 per- dure durant toute la vie fœtale et se poursuit après la naissance jusqu’au stade spermatogonie indifférenciée. La méthylation de l’ADN et les transposons Les éléments transposables appelés également transposons, sont entourés de séquences répétées permettant leur insertion. Certains virus notamment les rétrovirus contiennent dans leur génome des transposons. Ils sont capables ainsi de transférer une partie de leur appareil génétique dans le génome de l’hôte. Ces séquences peuvent présenter un danger pour l’intégrité du génome. D’une ma- nière générale, les transposons et certaines séquences répétées peuvent, en plus de leur effets physiologiques normaux, avoir des effets délétères sur le génome de l’individu. Elles réagissent comme des molécules parasites en empêchant la transcription de gènes. Par exemple, les séquences répétées peuvent former des appariements en épingle à cheveux dus à une reconnaissance réciproque à l’intérieur d’une même séquence. Elles peuvent également favoriser des recombinaisons de ces séquences répétées. En ce qui concerne les transposons, ils peuvent s’insérer à l’intérieur de certains gènes et de ce fait empêcher la transcription de ces derniers. En effet cela peut avoir des incidences soit au niveau de l’initiation soit au niveau de la terminaison de la transcription. De- vant un tel risque, une régulation importante est nécessaire. La méthylation joue donc un rôle de défense contre les effets délétères de ces molécules en rendant leur expression silencieuse. Elle prévient également les réarrangements de l’ADN liés à ces transposons tels que les translocations et les recombinaisons chromosomiques. Un mécanisme de reconnaissance est mis en place pour différencier les sé- quences à méthyler. À la différence des séquences uniques, les séquences répétées sont asso- ciées à une structure particulière de la chromatine ou à un « code histone » bien particulier. Les enzymes responsables de la méthylation pourront donc distinguer les séquences d’ADN répé- tées des séquences uniques. La méthylation chez les végétaux Des études ont été faites sur le rôle de la méthylation chez les végétaux, particulièrement chez Arabidopsis tha- liana, qui fait partie des plantes modèles en sciences végétales. Tout comme chez les mammifères, un phénomène d’empreinte « parentale » est observé ainsi qu’un système de protection contre la toxicité de certains éléments transposables et séquences répétées, ces phé- nomènes étant régulés par la méthyla- tion de l’ADN. Cependant, la méthyla- tion aurait des rôles spécifiques chez les végétaux. Elle serait impliquée notamment dans le développement de la graine, au niveau de la taille principa- lement, selon l’allèle sur quel a été effectuée l’empreinte. La méthylation a donc un rôle très important dans le contrôle du développement. De plus, elle possède un rôle dans la variabilité génétique en formant des « épiallèles » ou « épimutants » suivant le degré de méthylation. Il a été observé également que, chez certaines plantes des hautes latitudes, la méthylation a un rôle dans l’initiation de la floraison. En effet, les plantes vivant dans ces zones ont besoin d’une température basse pour l’initiation de la floraison. Une basse température a ten- dance a diminué le niveau de méthyla- tion par l’intermédiaire de signaux liés à des changements environnementaux. Cela a pour conséquence une déméthy- lation du promoteur du ou des gènes responsables de la transition de la floraison. Il est observé également qu’une diminution du taux de méthylation chez une plante peut entraîner, dans certains cas, un phénotype anormal comme un défaut dans la morphologie florale. Enfin, le mécanisme de « reset » de la méthylation à chaque descendance ne se fait pas de la même manière que chez les mammifères mais le mécanisme chez les végétaux reste encore inconnu. Méthylation et cancer La méthylation de l’ADN se fait sur les séquences contenant des îlots CpG. Elle s’effectue sur le carbone 5 de la cytosine en la modifiant en 5-méthyl cytosine par l’action de la méthyltrans- férase. Ces groupements méthyle vont

9. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 9 se loger dans le grand sillon de l’ADN modifiant ainsi sa conformation. L’ADN polymérase ne reconnaîtra pas les cytosines méthylées et arrêtera sa progression. Ainsi la méthylation joue un rôle dans l’inactivation de certains gènes. Ces enzymes de méthylation (Dnmt) représentent donc des cibles thérapeutiques potentielles. Epigénétique et cancer Dnmt3b et 3a sont impliquées dans la méthylation de novo spécifique des régions de minisatellites, durant le déve- loppement, alors que Dnmt1 est une méthylase de maintenance responsable de la transmission du profil de méthyla- tion de la cellule mère aux cellules filles au cours de la réplication de l’ADN. Un équilibre est établi dans une cellule, entre le taux de méthylation et déméthy- lation. Lorsque celui-ci est déséquilibré, il peut conduire à de profonds changements dans le fonctionnement de la cellule et du cycle cellulaire et conduire à un cancer. Deux mécanismes sont impliqués dans l’apparition de cancer : l’ hypomé- thylation et l’hyperméthylation. En règle générale, l’hypométhylation gé- nomique globale se fait au niveau des séquences satellites centromériques, ce qui prédisposerait l’ADN à des cassures et des remaniements chromosomiques. L’hypométhylation se fait également sur des régions importantes du génome au niveau des oncogènes. L’activation des oncogènes va stimuler la division des cellules et induire la formation de mé- tastases. Quant à l’hyperméthylation, elle a lieu en 5’ des promoteurs et au niveau du 1e exon des gènes suppresseurs de tumeurs où il y a de nombreux d’îlots CpG. Les gènes suppresseurs de tumeur vont être à l’origine de l’arrêt du cycle cellulaire, de la réparation de l’ADN (p21, p16, p53…) (Cf. figure 6). Ces deux phénomènes coexistent dans la même cellule. Selon les types de tumeurs et leur stade évolutif, la méthy- lation portera sur les promoteurs de gènes différents. Ces deux phénomènes sont responsables de l’apparition de tumeurs et sont désignés sous le terme d’épimutation. Aspect thérapeutique Une approche thérapeutique va consister à inhiber les deux phénomènes décrits ci-dessus, tout en gardant à l’esprit qu’inhiber l’un revient à stimuler l’autre. Activer un gène suppresseur de tumeur par hypométhylation pourrait activer un oncogène bloqué par méthy- lation et ainsi stimuler le développement de métastases. Il faut faire en sorte que l’inhibition d’une hyperméthylation ne conduise pas à une hypométhylation globale et vice versa. L’inhibition de la méthylation devra toucher l’activité de Dnmt1. Actuellement les inhibiteurs catalytiques les plus utilisés sont la 5 azacytidine et la 5-azadesoxycytidine et sont en phase d’étude clinique 1, 2 et 3. La 5-azacytidine est un nucléoside ne différant de la cytosine que par la pré- sence d’un atome d’azote à la place d’un carbone en position 5 du cycle pyrimidique. L’azote ne peut accepter de groupe méthyle. Ainsi elle inhiberait la méthylation de l’ADN et donc conduirait à une déméthylation des gènes suppresseurs de tumeurs. Cette inhibition n’est pas efficace car elle entraîne une hypométhylation globale de l’ADN (au niveau des oncogènes) et une invasion tumorale. Il faut noter que ces composés restent toxiques et non spécifiques. Cependant une administra- tion régulière et à faible dose conduit à des résultats plus convaincants (30-40 % de succès). D’autres inhibiteurs sont testés notamment la zebularine en phase pré-clinique, dont la toxicité serait très réduite. Chez des souris déficientes en Dnmt1, elle réactiverait de plus des gènes suppresseurs de tumeurs comme p15. Une autre voie d’approche est d’empêcher le recrutement de Dnmt1. La procaïne est testée en phase 2, se lie aux régions CpG et empêche ainsi l’interaction de Dnmt1 avec les séquen- ces cibles. Une dernière substance : l’EGCG (epigallocatechin-3-gallate), poly phénol principal composant du thé vert réduit le taux de méthylation et augmente la transcription des gènes suppresseurs de tumeurs. Son mode d’action n’est pas actuellement complè- tement élucidé. Mais la structure de la chromatine intervient aussi dans le mécanisme de méthylation. En effet le phénomène de méthylation s’accompagne d’un phénomène de dé- sacétylation des histones. L’histone désacétylase constitue donc une autre cible thérapeutique. Les inhibiteurs d’HDAC les plus connus actuellement sont des acides gras à courte chaîne tel le butyrate, les acides hydroxamiques (trichostatine TSA) et un tétrapeptide cyclique la trapoxine A. Ces deux ap- proches thérapeutiques (inhibition de la méthylation de l’ADN et de la désacéty- lation des histones) peuvent être combi Figures 6 et 7

10. REVUE DE SYNTHÈSE PAGE 10 nées. La TSA, inhibiteur de HDAC diminuerait l’expression de Dnmt3b en augmentant la vitesse de dégradation de son ARN messager abaissant ainsi le niveau de Dnmt3b. Un autre composant inhibiteur testé en phase pré clinique, la psammapline (extraite de l’éponge Pseudoceratina purpurea) inhibe à la fois l’activité de la Dnmt1 et de l’histone désacétylase mais également celle d’autres enzymes du métabolisme du DNA (Cf. figure 7). Une dernière approche thérapeutique consiste à diminuer le taux de Dnmt1. Elle utilise des oligonucléotides anti-sens ou des RNA interférents qui bloquent la synthèse de Dnmt1, réduisant ainsi son taux. Ces produits sont testés en phase clinique 2 et ne provoquent pas de déméthylation globale de l’ADN. Toutes ces études sont en cours afin de mettre au point une thérapie efficace contre les diffé- rents cancers en agissant sur la méthyla- tion de l’ADN. En résumé, il faut des inhibiteurs spécifiques de Dnmt1 mais qui ne cau- sent pas d’hypométhylation, qui arrête- raient la croissance cellulaire et surtout déméthyleraient les gènes suppresseurs de tumeurs. Bien que de nombreux composants soient testés, ceux disponibles dans les traitements sont encore très limités. La méthylation du DNA est un phé- nomène important dans la régulation de la transcription pendant le développe- ment embryonnaire. Le développement actuel des techniques de clonage par transfert de noyau de cellule somatique a mis en évidence l’importance de l’étude des phénomènes épigénétiques pour la viabilité des embryons. Une meilleure connaissance des ces événe- ments moléculaires augmenterait sans doute le succès de ces méthodes. ¦ Références : • Min J, Zhang Y, Xu RM. Structural basis for specific binding of polycomb chromodomain to histone H3 methylated at Lys 27. Genes Dev 2003 ; 17 : 1823-1828. • Bestor TH. The DNA methyltransferases of mammals. Hum. Mol. 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11. LES BRÈVES PAGE 11 COMMENT SE FORME UN GRADIENT MORPHOGÉNIQUE ? Par Céline LOINARD, Master 1 Sciences de la Vie et de la Santé, mention Biologie Cellulaire, Physiologie et Pathologie Le morphogène est une molécule dont la distribution spatiale sous forme de gradient de concentration procure aux cellules une information de position, conduisant à l’activation de gènes spécifiques. Le devenir d’une cellule dépend donc de la concentration de morphogène à laquelle elle est exposée. Les cellules sur lesquelles agit le mor- phogène doivent être toutes identiques au départ de telle manière que seules les différences de concentration puissent expliquer les différences de devenir cellulaire. Sous le nom de morphogène, diffé- rentes superfamilles de molécules sont regroupées : facteurs de transcription comme bicoïde ou facteurs sécrétés comme les wingless (Wnt), Sonic Hed- gehog et TGF ß. Ces dernières molécu- les sont sécrétées par un petit groupe de cellules appelé centre organisateur comme la notochorde, le plancher ou le centre organisateur de Spemann. Ces molécules jouent un rôle de signal d’activation de gènes selon les concen- trations que reçoivent les cellules. Par exemple, si une cellule est proche du centre organisateur, elle recevra une forte concentration de morphogènes, qui conduira à activer le gène X. En revanche, si la cellule est plus éloignée du centre producteur, ce sera le gène Y qui sera alors activé. Il a été clairement établi que les morphogènes intervenaient dans les processus de développement embryonnaire dont font partie la formation des axes dorso-ventral, antéro-postérieur et proximo-distal ainsi que la morphoge- nèse de certains organes et tissus comme le pancréas, les ailes ou les membres. Leur action est donc indispensable au bon développement des organismes y compris chez l’humain. Pour permettre la formation d’un gradient dans un système pluricellulaire, les auteurs Entchev et Gonzalez-Gaitan (2002) et Freeman (2002) s’accordent à dire que deux principaux mécanismes interviennent, la diffusion passive dans la matrice extra-cellulaire d’une part et des cycles répétés d’endocytose et d’exocytose d’autre part, mécanisme également appelé transcytose. Le mécanisme de diffusion passive a été remis en cause au profit du méca- nisme d’exo/endocytose par les trois arguments suivants : - la présence de morphogènes détectée à l’intérieur des cellules mais également dans l’espace intercellulaire, - le blocage de l’endocytose empêchant le transport du morphogène ainsi que la formation de son gradient. Néanmoins, ces auteurs précédem- ment cités ont démontré que pour certains modèles animaux et pour la formation de tissus spécifiques, comme chez le xénope, le blocage du mécanisme d’endocytose conduit à la formation d’un gradient normal, actif et stable par le phénomène de diffusion passive. Ce résultat indique que les deux mécanis- mes sont donc présents et nécessaires pour former un gradient et l’utilisation d’un des deux mécanismes varie en fonction de la famille du morphogène, de l’organisme et de la structure à déve- lopper et du stade de développement. Par ailleurs, le mécanisme de diffusion passive s’accompagne souvent d’une endocytose de molécules de morphogè- nes qui seront ensuite adressées aux lysosomes. Le mécanisme d’endo/exocytose est complexe et conduit à la formation de puits recouverts de clathrines et l’internalisation de vésicules recouver- tes de clathrines (Cf. figure) : (1) Tout d’abord le centre organisateur synthétise le morphogène qui est sécrété par exocytose. (2) Sur la cellule voisine le morpho- gène se lie à son récepteur. Les récep- teurs vont se concentrer dans les puits ce qui permet le recrutement du complexe AP2 par l’intermédiaire d’une protéine comme l’epsine ou EPS 15 qui font le lien entre AP2 et les PIP2 de la membrane plasmique. AP2 par sa sous- unité µ2 reconnaît les motifs d’internalisation du récepteur nécessaire à la formation de la vésicule. AP2 recrute également les molécules de cla- thrine qui se polymérisent à leur contact et forment une cage autour des puits. Les clathrines recrutent la dynamine qui est une GTPase nécessaire à l’internalisation de la vésicule lorsque celle-ci est hydrolysée. Deux autres protéines, l’amphiphysine et l’endophiline, participent à cette internalisation en modifiant les phospholipi- des membranaires. Elles se lient par leur domaine SH3 au domaine riche en proli- nes de la dynamine. Sur la vésicule se trouve également une autre GTPase appelée Rab 5 qui permet la fusion de la vésicule avec l’endosome précoce. Ces protéines Rab sont des régulateurs du trafic inter-endosomal. (3) Au niveau de l’endosome pré- coce un tri s’effectue, c'est-à-dire qu’une partie des couples récepteur- morphogène sera recyclée dans le mé- canisme de transcytose et les autres dégradés dans le mécanisme de diffusion. (4) Pour le recyclage, les couples seront concentrés dans de nouvelles vésicules formées à partir de l’endosome précoce. (5) Grâce à Rab 4 et 11, les vésicu- les se dirigent et fusionnent avec l’endosome de recyclage qui va lui- même fusionner avec la membrane plasmique et libérer le morphogène dans le milieu extracellulaire. Le morpho- gène se lie à son récepteur sur la cellule voisine et ainsi de suite. (6) Pour le phénomène de dégrada- tion, le groupement ubiquitine est fixé sur les récepteurs et sert de signal de destruction. L’ubiquitine est reconnue par un adaptateur protéique : HRS. Celui-ci recrute les clathrines planaires qui orientent les récepteurs vers les corps multivésiculaires de l’endosome. Ces derniers seront par la suite au niveau de l’endosome tardif puis du lysosome où les récepteurs et les morphogè- nes seront dégradés. Au cours de cette dégradation, Rab 7 intervient dans l’orientation du transport.

12. LES BRÈVES PAGE 12 Telles sont les différentes étapes impliquées dans le mécanisme du trafic vésiculaire d’exo et d’endocytose né- cessaires à la formation d’un gradient. Les auteurs Entchev et Gonzalez- Gaitan (2002) et Freeman (2002) ont démontré que l’étendue du gradient dépend de plusieurs facteurs comme : - la balance entre les phénomènes de recyclage et de dégradation qui sont contrôlés par l’expression des différen- tes protéines Rab 4, 5, 7 et 11, cette balance variant au cours du développe- ment. - le taux d’expression du récepteur à la surface cellulaire qui est modifié selon le stade de développement. Ces deux facteurs sont spécifiques du trafic vésiculaire. Cependant, un troisième facteur intervient dans les deux mécanismes cités : la concentration de morphogènes produite par les cellules sécrétrices du centre organisateur. En conclusion, nous pouvons dire que les deux mécanismes sont présents et nécessaires pour former un gradient. En effet, Wingless utilise le mécanisme de diffusion passive pour former les ailes chez la drosophile, contrairement à Sonic Hedgehog qui utilise le trafic vésiculaire pour former les membres chez la souris. ¦ Références : • Entchev E.V., Gonzalez-Gaitan M.A. Morphogen gradient formation and vesicular trafficking. Trafic 2002 ; 3 : 98- 109. • Freeman, M. Morphogen gradients, in theory. Dev cell 2002 ; 2 (6) : 785-96. 1 2 3 4 5 6 Endosome tardif Rab 5 Endosome précoce Lysosome Rab 4, 11 Rab 7 Endosome de recyclage Cellules réceptricesCellule productrice Rab 4, 11 Rab 7 ©MarieLuquet,L3

13. LES BRÈVES PAGE 13 LÉGISLATION DE L’EUTHANASIE : LE DROIT AU « LAISSER MOURIR » Par Héloïse LAMBERT, Master 2 Analyse des aliments et des eaux destinées à l’alimentation humaine L’euthanasie est un sujet délicat, un mot qui fait peur, surtout dans notre société moderne où la mort est mal acceptée et perçue comme un échec. Selon le dictionnaire « le Petit Robert », l’euthanasie est « une mort douce et sans souffrance », mais aussi « un usage de procédés qui permettent d’anticiper ou de provoquer la mort, pour abréger l’agonie d’un malade incurable, ou lui épargner des souffrances extrêmes ». Il est important de noter que deux types d’euthanasie se distinguent dans le milieu médical : l’euthanasie passive (arrêt des soins ou traitement anti- douleur risquant d’abréger la vie) et l’euthanasie active (injection d’un produit mortel). L’euthanasie dans le monde La législation de l’euthanasie, ainsi que celle du suicide médicalement assis- té ne sont pas les mêmes partout en Europe (Cf. tableau). Ces pratiques sont interdites et punies pénalement en Italie, en Allemagne et en Grande Bretagne (pays médiatisé par le combat de Diane Pretty en 2002). Certains pays, tel le Danemark, autorisent l’euthanasie passive. L’Espagne, pays du poète Ramón Sampedro qui se battit dans les années 90 pour avoir le droit de mourir digne- ment, interdit l’euthanasie mais admet implicitement l’aide au suicide. Enfin, aux Pays-Bas, en Belgique et en Suisse, des lois autorisent et dépénalisent l’euthanasie active et le suicide médica- lement assisté. Aux États-Unis, hormis en Oregon (côte ouest) où l’aide au suicide est légalisée depuis 1997, l’euthanasie et le suicide médicalement assisté sont illé- gaux dans tous les états. Les patients peuvent cependant, par le biais d’un testament de vie ou d’un mandataire de santé, laisser des instructions relatives aux décisions médicales (refus ou arrêt de traitement…). Le combat de Terri Schiavo, décédée le 31 mars 2005, après quinze ans de coma et non alimenté pendant deux semaines, a relancé le débat sur l’euthanasie, le Président Georges W. Bush soutenant le « droit à la vie ». L’euthanasie en France : proposition de loi En France, le débat sur l’euthanasie fut relancé suite à l’épreuve endurée par Vincent Humbert. Ce jeune homme de 22 ans, tétraplégique après un accident de la route, a longuement revendiqué et médiatisé son droit de mourir, jusqu’à ce que sa mère et le docteur Frédéric Chaussoy mettent fin à ses jours en septembre 2003. En conséquence de ce geste, Marie Humbert et le docteur Chaussoy furent mis en examen. Suite à cette situation délicate et dramatique, une Mission d’information sur l’accompagnement de la fin de vie, réunissant 31 députés de tous partis politiques, fut créée à l’Assemblée nationale le 15 octobre 2003. Quatre-vingt une auditions de diverses personnalités (médecins, philosophes, religieux…) furent présidées et rapportées par le député Jean Leonetti. Cette Mission d’information a abordé différents thè- mes relatifs à la fin de vie : le regard de notre société moderne face à la mort ; les attentes des personnes en fin de vie, de leurs proches et des professionnels de santé (ce thème incluant notamment le refus de l’euthanasie et de l’acharnement thérapeutique) et les réponses possibles aux attentes de notre société. Sur ce dernier point, le débat s’est porté sur deux exemples de législation et de dépénalisation de l’euthanasie et du suicide médicalement assisté : les Pays Bas et la Belgique. Dans ces deux pays, la demande d’euthanasie doit être volontaire, réfléchie, répétée et actée par écrit. Aux Pays-Bas, le médecin, après l’acte d’euthanasie ou l’aide au suicide, doit remplir un questionnaire transmis à une commission régionale. Cette commission va alors vérifier, par le biais de 46 questions, que le médecin a bien respecté les différents critères qualifiés « de minutie ». En Belgique, le médecin qui a pratiqué l’euthanasie doit remplir et remettre à la Commission fédérale de contrôle et d’évaluation un document d’enregistrement contenant diverses données sur le patient, le médecin, et le déroulement de l’euthanasie. Ces deux exemples de législation n’ont pas convaincu la France. En effet, des statistiques effectuées sur les euthanasies déclarées ont démontré que les pratiques d’euthanasies clandestines n’ont pas diminué dans ces deux pays, et ce, parce que les démarches de décla- ration sont lourdes. Interrogé à la Mis- sion d’information, Jean-Marie Gomas, médecin généraliste et cofondateur de la Société française d’accompagnement et de soins palliatifs, a précisé que « les médecins qui pratiquaient des euthanasies sauvages continuent de le faire mais ils n’en parlent même plus puisqu’ils ne risquent plus rien ». Ces deux législa- tions n’offrent ainsi qu’une réponse limitée aux problèmes de la fin de vie. Quelles solutions la France peut-elle donc apporter à ces problèmes ? Selon Axel Kahn, généticien et directeur de l’Institut Cochin, le médecin « se doit de libérer le malade de l’oppression de la souffrance, par tous les moyens effi- caces, même si ceux-ci sont appelés à abréger sa vie », et cela doit être distin- gué de l’acte d’euthanasie. De son côté, en réponse aux cas exceptionnels, tel celui de Vincent Humbert, le Comité Consultatif National d’Ethique (CCNE) propose une procédure légale appelée « exception d’euthanasie ». Le droit au « laisser mourir » Á l’issue de la Mission d’information, Jean Leonetti a déposé, le 26 octobre 2004, une proposition de loi relative aux droits des malades et à la fin de vie. Durant le mois de novembre 2004, une commission spéciale a examiné en première lecture à l’Assemblée nationale cette proposition de loi, ainsi que les amendements qui en ont découlé. Le tout a été voté et accep- té par scrutin public le 30 novembre 2004. Le 12 avril 2005, le Sénat a adopté cette proposition de loi sans modification, en première lecture, après un débat

14. LES BRÈVES PAGE 14 houleux. Seuls les sénateurs UMP l’ont approuvée, les membres de l’opposition ayant quitté l’hémicycle en signe de protestation. Le texte voté est composé de quinze articles insérés dans le code de la santé publique. Il instaure un droit « au laisser mourir » et développe les points suivants : · Aucun acte médical ne doit être poursuivi par une obstination déraison- nable (ce terme remplace celui « d’acharnement thérapeutique »). · Le médecin, après avoir informé le patient et/ou ses proches, est en droit d’appliquer un traitement soulageant la souffrance mais risquant d’abréger la vie (notion de « double effet »). · Un patient conscient en fin de vie peut refuser un traitement ou demander son interruption, le médecin devant l’informer des conséquences de son choix mais aussi respecter sa volonté. · Une personne majeure et consciente peut rédiger des directives anticipées exprimant ses souhaits relatifs à la limi- tation ou l’arrêt de traitement. De plus, elle peut désigner une personne de confiance chargée d’exprimer sa volon- té en cas d’inconscience. Cela prévaut sur tout autre avis non médical. · L’arrêt de traitement d’un patient inconscient doit respecter la procédure collégiale définie par le code de déonto- logie médicale. La personne de confiance et/ou les directives anticipées du patient, ainsi que ses proches, doivent être consultés. · Toute procédure relative à la fin de vie du patient (demande d’arrêt de traitement…) doit être inscrite dans son dossier médical. · Enfin, ce texte insiste sur l’utilisation des soins palliatifs pour sauvegarder la dignité de la personne mourante. Les soins palliatifs vont être développés et organisés, leur pratique dans les services et établissements sociaux ou médico-sociaux va être favori- sée. Selon François Autain, sénateur de l’opposition, et dont les propos ont été rapportés par Patrick Roger, journaliste au quotidien Le Monde : « il manque à ce texte le droit de choisir sa fin. Le moment est venu où la médecine doit accepter que la mort soit avant tout l’affaire de celui qui meurt ». Cette proposition de loi est cependant intéressante. Elle est axée sur le développement des soins palliatifs et offre une solution, par le biais d’une aide passive, aux patients en fin de vie. Néanmoins, l’euthanasie active est toujours interdite et la procédure d’« exception d’euthanasie » proposée par le CCNE n’a pas été retenue. Ce texte n’aurait donc pas aidé Vincent Humbert. ¦ Tableau : Législation de l’euthanasie en Europe Pays Législation Allemagne L’euthanasie est illégale et perçue comme un homicide Belgique Les euthanasies active et passive sont légales depuis le 16 mai 2002 Danemark L’euthanasie passive est autorisée sur demande d’un patient atteint d’une maladie incurable Espagne L’euthanasie est illégale mais le suicide assisté est admis implicitement France Légalisation d’un « droit au laisser mourir » (avril 2005). L’euthanasie active est interdite Grande-Bretagne L’euthanasie est illégale Italie L’euthanasie est illégale et punie pénalement Pays-Bas Les euthanasies active et passive sont légales depuis le 10 avril 2001 Suède L’euthanasie est illégale (l’arrêt de réanimation est autorisé dans les cas extrêmes) Suisse L’euthanasie est légale Références : • http://www.lavoixdunord.fr/vdn/journal/dossier/societe/euthanasie/0309262.shtml • Humbert V. Je vous demande le droit de mourir. Éditions Michel Lafont Paris ; 2003. • Comte-Sponville A, de Hennezel M, Kahn A, sous la direction d’Alain Houziaux. Doit-on légaliser l’euthanasie ? Les Édi- tions de l’Atelier/Les Éditions des Ouvrières. Paris ; 2004. • Rapport n°1708 de la mission d’information sur l’accompagnement de la fin de vie. XIIe législature. Assemblée Nationale. Paris ; juillet 2004. • http://www.assemblée-nationale.fr • http://www.senat.fr • Roger P. La proposition de loi sur la fin de vie adoptée après un débat houleux au Sénat. Le Monde. 13 avril 2005.

15. LES BRÈVES PAGE 15 LA SCHIZOPHRÉNIE Par Alexandre GIDON et Carine RAAD, Master Brûlées vives ! Voilà le sort réservé aux personnes atteintes de schizophré- nie au 17e siècle. À cause de leurs com- portements anormaux et étranges, ces personnes étaient considérées comme des sorciers ou des sorcières et donc condamnées à mort pour enrayer ce fléau. Puis au cours des siècles les mœurs ont changé. La schizophrénie est maintenant considérée comme une maladie du psychisme qui atteint environ 1 % de la population dans le monde. Le terme de « schizophrénie » est apparu en 1911. Il a été créé par le psychiatre suisse Eugen Bleuler pour dési- gner un groupe de psychoses dont Emil Kraepelin avait déjà montré l’unité en les rassemblant sous le nom de « dé- mence précoce ». En introduisant ce mot en psychiatrie (mot venu du grec schizein, « fendre, cliver » et phrên, « esprit »), Bleuler a cherché à mettre en évidence ce qui constitue le symptôme caractéristique de cette psychose : la « dissociation ». Depuis, certaines avancées ont été faites dans la compréhension des méca- nismes physiopathologiques mis en jeu dans la schizophrénie, bien que l’origine de cette maladie soit encore mal connue. Mais quels sont les symptômes de cette maladie ? Quels en sont les aspects biologiques ? Comment la traiter ? Qu’est-ce que la schizophrénie ? La schizophrénie est une psychose délirante chronique caractérisée par une discordance de la pensée, de la vie émo- tionnelle et du rapport au monde exté- rieur. Appelée naguère démence pré- coce, la schizophrénie est une affection de l’adulte jeune, survenant à la fin de l’adolescence. Elle se manifeste d’abord par une rupture entre une vie intellec- tuelle brillante et une désorganisation des relations affectives, l’humeur étant le plus souvent dépressive ou para- doxale. Ensuite apparaissent des troubles du comportement qui devient étrange et autistique avec une bizarrerie de conduites, des hallucinations diverses, notamment auditives, des idées délirantes. L’atteinte du langage traduit l’altération de la pensée devenue hermé- tique et chaotique. Critères de diagnostic de la schizo- phrénie Ils sont fondés sur : - des symptômes caractéristiques : les symptômes positifs observables pendant la phase aiguë (idées délirantes, hallucinations, discours désorganisés) et les symptômes négatifs qui persistent après la disparition des symptômes positifs (perte de volonté, émoussement affectif, déficit d’attention…) (Cf. tableau 1). - un dysfonctionnement social qui se manifeste par une diminution de l’activité du patient. Les relations avec les autres, le travail, les soins personnels (hygiène) sont nettement inférieurs à ce qu'ils étaient avant la survenue de la maladie. - une certaine durée : les signes perma- nents de la maladie durent au moins six mois. Cette période comprend au mini- mum un mois de symptômes caractéris- tiques, le reste du temps étant constitué Tableau 1 : Symptômes négatifs Caractéristiques Affect aplati ou émoussé (manque d’expressivité) - Fixité de l’expression faciale (visage sans émotion) - Perte de souplesse - Diminution des mouvements spontanés - Les bras, les mains et la tête ne font que rarement des gestes et des mouvements - Regards sans vie, ternes - Peu de contacts visuels - Absence de sourire - Discours sans intonation Alogie (difficulté de conversation) - Pauvreté du discours et de son contenu - Réponses courtes - Long délai pour répondre à une question - Arrêt subit dans les conversations Avolition ou apathie (perte d’énergie et d’intérêt) - Manque d’énergie et d’intérêt pour entamer ou poursuivre des tâches - Peu de persévérance à poursuivre des études ou un travail - Négligence pour l’hygiène et l’apparence - Manque d’énergie physique Anhédonie et associalité (perte de plaisir et d’intérêt social) - Perte d’intérêt pour les loisirs - Diminution de l’intérêt et des activités sexuelles - Difficulté à nouer des relations avec la famille et les amis - Pauvreté des relations Déficit d’attention - Inattention sociale (pas de contact visuel lors d’une conversation ou perte de la capacité à entretenir une conversation) - Manque de concentration et d’attention dans les tests

16. LES BRÈVES PAGE 16 par des symptômes résiduels négatifs ou bien par la persistance d’un des symp- tômes caractéristiques, mais sous une forme atténuée (par exemple : des croyances bizarres, des perceptions inhabituelles). L'évolution de la schizophrénie est très lente, ce qui représente un réel problème de diagnostic pour le sujet, son entourage et plus généralement pour le corps médical. Un autre problème majeur pour le diagnostic de la maladie est l’existence de diverses formes de schizophrénies associées à des symptô- mes variés : - La forme paranoïde : c’est la forme de schizophrénie la plus fréquente. Elle se caractérise par des hallucinations à contenu de persécution, de tromperies ou de grandeur. Ces hallucinations sont souvent auditives (injures, menaces, ordres, conseils) ou visuelles (ombres, fantômes…) et parfois olfactives. Dans les hallucinations sensorielles, le malade souffre de piqûres, de brûlures. Il est souvent agressif, querelleur et même violent. La forme paranoïde peut évo- luer vers la forme cyclique caractérisée par une alternance de périodes d’excitations intenses, de demi-stupeur et de périodes de guérison apparente ; - L’hébéphrénie ou schizophrénie dé- sorganisée : dans cette forme de pathologie, l’affect est très discordant. Le discours est fragmenté, incohérent, stéréotypé. Le comportement, sans but ni émotion, montre que le patient est très désocialisé. On observe des bizarre- ries persistantes, un maniérisme, parfois des grimaces. Le délire est cependant atténué et les hallucinations passagères. - La forme catatonique (assez rare) : dans cette forme, on remarque surtout les troubles du comportement se mani- festant par la stupeur, l’obéissance automatique ou le négativisme. On observe parfois une raideur musculaire. - La schizophrénie indifférenciée : on peut retenir cette catégorie quand la présence de symptômes psychotiques aigus, pourtant évidents, ne permet pas de classer le patient dans l'une ou l'autre des catégories précédentes. Aspects biologiques de la schizo- phrénie Bien que les causes de la maladie ne soient pas encore connues, on sait que certains facteurs génétiques, environnementaux et physiologiques peuvent être associés aux troubles psychologiques survenant chez le patient schizophrène. Facteurs de risque Il existe une composante familiale de la schizophrénie. En effet, les appa- rentés de premier degré d’un patient schizophrène (parents, enfants, fratrie) présentent un risque de schizophrénie dix fois supérieur à celui qui est noté dans la population générale. Un enfant a 10 % de risque d’être atteint si l’un des parents souffre de la maladie, le risque monte à plus de 30 % si les deux parents sont atteints de schizophrénie. De plus, des études faites chez des jumeaux monozygotes et dizygotes ont montré que les jumeaux dizygotes ont la même probabilité d’être atteints (10 %) alors que chez les vrais jumeaux, si l’un est atteint, l’autre a 50 % de risque de l’être aussi. L’hérédité n’est donc pas un facteur négligeable. Un des facteurs de risque le plus anciennement mis en évidence et le mieux étudié découle de l’observation d’un déséquilibre saisonnier des nais- sances au profit de l’hiver et du début du printemps chez les futurs patients schizophrènes. Ainsi, on estime que dans les pays d’Europe du Nord, la proportion de schizophrènes nés en hiver ou au début du printemps dépasse de 10 à 15 % environ les chiffres atten- dus dans la population générale, ce qui permet de supposer que des facteurs dépendants des conditions climatiques jouent un rôle dans la survenue de la maladie. Il existe également une hypothèse infectieuse de la schizophrénie. L’intervention d’agents infectieux tel le virus de la grippe, en période périnatale, pourrait être à l’origine d’une altération du développement des neurones du cortex cérébral des futurs patients schi- zophrènes. Il a en effet été constaté que les années de forte incidence grippale sont des années où naissent un grand nombre de futurs sujets schizophrènes. Modifications anatomiques et fonctionnelles L’imagerie a permis d’observer des altérations de l’anatomie cérébrale des patients schizophrènes. Le changement le plus marquant est un élargissement des ventricules cérébraux (Cf. figure) certainement à l’origine des symptômes négatifs. On observe aussi une atrophie des lobes temporaux du cortex et du complexe amygdalo-hippocampique (notamment gauche), qui peut être cor- rélée aux symptômes schizophréniques impliquant le langage (organisation, perceptions anormales). L’interprétation actuelle de l’ensemble des travaux d’imagerie s’accorde pour éliminer les explications neurodégénératives de ces anomalies et pour favoriser l’hypothèse neurodéveloppementale, suggérant que des anomalies de la maturation du cer- veau fœtal et néonatal précéderaient la survenue des troubles psychiques. L’exploration du fonctionnement céré- bral régional au cours des psychoses schizophréniques a révélé une « hypo- frontalité » c’est-à-dire une diminution significative de l’activité du cortex préfrontal impliqué dans le contrôle des fonctions cognitives. On observe éga- lement des diminutions du métabolisme des aires associatives pariétales et tem- porales qui pourraient être liées aux symptômes psychosensoriels (hallucinations). Figure : schizophrénie chez des jumeaux homozygotes de 44 ans Sain Malade

17. LES BRÈVES PAGE 17 Schizophrénie et neurotransmis- sion Du point de vue moléculaire, la maladie se traduit par un dysfonctionnement des neurones dopaminergiques et glutamatergiques. Selon l’électro- physiologiste A. A. Grace, les symptô- mes positifs de la schizophrénie seraient liés à une hypofrontalité, elle-même à l’origine d’une baisse de la libération de glutamate dans les structures sous- corticales. Cette diminution de glutamate rendrait les neurones dopaminergiques hyper-réactifs aux stimuli environnementaux. Les symptômes négatifs proviendraient quant à eux d’une baisse de la libération de dopamine et les neurones dopaminergiques deviendraient insensibles aux stimuli extérieurs. Comment traiter la schizophrénie ? Les médicaments agissent principa- lement au niveau synaptique sur les systèmes de neurotransmetteurs. Le principal traitement est à base d’anti- psychotiques permettant de réduire les symptômes de la phase aiguë tels que l’incohérence du langage, les délires et les hallucinations. Ces molécules sont appelées des neuroleptiques. La chlorpromazine est le chef de file de ces médicaments. Elle a été introduite en psychiatrie en 1952 par Delay et Deni- ker et a bouleversé la prise en charge thérapeutique et le devenir des patients schizophrènes. Ce médicament appartient à la famille des neuroleptiques dits typiques qui ont l’inconvénient de pro- duire des effets extra-pyramidaux (de type parkinsonien) et une montée du taux sanguin de prolactine (Cf. tableau 2). On a depuis développé des neuroleptiques dits atypiques (telle la clozapine) qui ont une affinité plus importante pour certains récepteurs de la dopamine (RD1, RD4) par rapport aux récepteurs D2. Ils ne présentent pas les inconvénients des neuroleptiques typiques et sont mieux tolérés par les patients. Cependant avec ces traitements, encore 50 % des patients ont une amélioration insuffisante de leurs symp- tômes (particulièrement des symptômes négatifs) et ne peuvent reprendre une vie sociale satisfaisante. La recherche s’est donc orientée vers la mise au point de nouveaux produits, des composés mixtes, qui agissent sur les récepteurs dopaminergiques, sérotoninergiques, muscariniques, histaminergiques, α- adrénergiques et glutamatergiques. C’est le cas de l’olanzapine remarqua- blement efficace sur les signes positifs et négatifs et sur l’humeur dépressive. La schizophrénie peut ainsi être contrô- lée et parfois même guérie par la prise de ces médicaments. Mais une rechute est probable. D’autres types de thérapies sont aussi envisagés : - thérapie individuelle, où le patient est seul avec le psychiatre qui l’encourage à s’exprimer et à se libérer ; - thérapie de groupe : plusieurs personnes atteintes de cette maladie en parlent librement pour se sentir moins seules ; - thérapie familiale ; - Art-thérapie : au lieu d’utiliser des mots, le thérapeute utilise la communi- cation artistique pour établir un contact avec le patient. Ce qui importe est ce qui se passe pendant la réalisation de l’œuvre. Que ce soit dessin, peinture, danse, théâtre, musique… cela a peu d’importance. Toutes les techniques qui stimulent l’imagination peuvent être utilisées, le but étant de permettre au patient de sortir de son univers et d’exprimer ce qu’il ressent. Cette théra- pie ne remplace pas les médicaments. En effet, sans eux, il est difficile et dans certains cas dangereux d’entrer en contact avec le patient schizophrène. La schizophrénie est une maladie très complexe dont les modes de fonctionnement restent encore hypothétiques pour la plupart. Les médicaments n’arrivent pas à la guérir complètement ; ils parviennent néanmoins à diminuer quelques symptômes et à rendre la vie du patient « plus normale ». Cette maladie a souvent touché de grands génies : Schumann ou encore le mathématicien John Nash… qui s’enfermaient dans un monde construit par eux-mêmes. Cer- tains schizophrènes utilisent leur maladie comme une porte vers l’évasion de ce monde et préfèrent rester dans leur propre création. Ils ont une double per- sonnalité : une pour les autres et une pour eux. Le côté psychologique de l’être humain étant très impliqué dans cette maladie, cela la rend difficile à comprendre et à étudier. ¦ Tableau 2 : synthèse des effets secondaires Effets indésirables Conséquences/troubles Effets atropiniques (peuvent être atténués par une modification de la diète) Sécheresse de la bouche, constipation, vision embrouillée Effets extrapyramidaux (un médicament anti-parkinsonien peut corriger les troubles du tonus musculaire) Contracture des muscles des mâchoires ou de la langue Contracture des muscles du dos ou du cou Raideur dans les muscles du bras ou contraction de la main Balancement des jambes Akathisie (besoin de marcher) Effets dyskinétiques (apparaissent après plusieurs années de médication, mais la clozapine et la rispéridone réduisent considérablement ces effets) Mouvements de la mâchoire et de la langue Incoordination des mouvements des mains et des bras Incoordination dans la démarche Référence : • Dalery J, D’Amato T. La schizophrénie, recherches actuelles et perspectives. Édition Masson ; 1999. • Delay J, Deniker P. Neuroleptic effects of chlorpromazine in therapeutics of neuropsychiatry. J Clin Exp Psychopathol 1955 ; 16(2) : 104-12.

18. LES BRÈVES PAGE 18 SUPERCOMPLEXE TIM-TOM ET TRANSLOCATION PEPTIDIQUE DANS LA MATRICE MITOCHONDRIALE par Delphine NAOUN et Ravi PANDEY, L2 La mitochondrie est un organite cellulaire participant à la synthèse de molécules riches en énergie telles que l’ATP. Cet organite, anciennement bactérie symbiotique avec les eucaryo- tes selon certaines théories, a conservé une certaine autonomie génétique vis-à- vis du noyau de la cellule, puisqu’il possède un ADN circulaire. Au fur et à mesure de l’évolution, le noyau a parti- cipé à la synthèse de certaines des sous- unités protéiques nécessaires au fonctionnement de la mitochondrie. Une fois le gène nucléaire codant pour une pro- téine destinée à la mitochondrie trans- crit, l’ARN messager mature gagne le cytoplasme où il est traduit. Au cours de la traduction, des protéines chaperonnes se fixent sur la pré-protéine, la maintenant linéaire. Dès lors la pré-protéine peut être importée dans la mitochondrie si elle présente le signal d’adressage spécifique. Quel est le mécanisme d’importation mitochondriale des protéines, en particulier de celles destinées à être impor- tées dans la matrice mitochondriale ? À quel niveau se déroule la translocation ? Quels sont les acteurs moléculaires et comment interviennent-ils dans ce mé- canisme ? La translocation se fait au niveau où les deux membranes mitochondriales sont très proches, grâce à des translocases situées au niveau de la membrane externe (TOM pour translocase of outer membrane) et au niveau de la membrane interne (complexe TIM pour translocase of inner membrane) (Cf. figure) Ces translocases sont des complexes protéiques composés de nombreuses sous-unités, respectivement les Tom et les Tim, numérotées en fonction de leur découverte. Les pré-protéines présentent une séquence N-terminale permettant de les diriger vers la mitochondrie. Comment fonctionne la coopération entre ces deux translocases et comment coopèrent-elles avec la protéine à im- porter? Les éléments des complexes TOM et TIM présentent un domaine dans l’espace intermembranaire mitochondrial et sont donc susceptibles d’interagir pour entraîner la formation d’un canal, d’un pore, permettant l’entrée de la pré-protéine dans la mitochondrie. Différentes hypothèses de travail ont été émises, notamment : les segments N-terminaux de Tim23 et Tim50 (sous- unités du complexe TIM) participent-ils à la formation ou à la stabilisation du site de translocation ? Le domaine intermembranaire de Tom22 (sous-unité du complexe TOM) forme-t-il un élé- ment stabilisateur de ce complexe ? Dans un premier temps, Chacinska et al. ont vérifié l’orientation de l’import protéique. L’importation se fait par la partie N-terminale. Afin de stabiliser le système pour étudier les conditions de l’import, le méthotrexate (MTX) a été utilisé. En effet, le MTX se lie à la partie C- terminale d’une protéine chimère, lui Clivage Matrice Cytosol TranslocationReconnaissance Protéine précurseur Insertion dans la membrane par le complexe TOM Protéine mature Peptidase Complexe TOM Complexe TIM Tim23 C N Tom70 Membrane interne Membrane externe Figure : Importation de la protéine dans la matrice mitochondriale. La séquence signal N-terminale de la pré-protéine est reconnue par les récep- teurs du complexe TOM. La pré-protéine alors est transloquée à travers les membranes mitochondriales au niveau du site de translocation, grâce à l’intervention du complexe TIM, situé au niveau de la membrane interne. La séquence signal est ensuite clivée par une peptidase de la matrice mitochondriale pour former une protéine mature.

19. LES BRÈVES PAGE 19 permettant d’adopter une conformation stable et de bloquer sa translocation. De plus, cette translocation nécessite de l’énergie, elle-même liée à l’existence d’un potentiel de membrane au niveau de la mitochondrie. Une question se pose alors : quand la protéine est transloquée, le supercomplexe reste-t-il en place ou se désas- semble-t-il? Un élément de réponse est apporté par l'utilisation du NADPH, d'une protéine chimère dérivée de du cytochrome b2 et de la déhydrofolate réductase (DHFR). Ces trois substances inhibent la translocation de manière réversible, alors que le MTX entraîne une inhibition irréversible. Les consé- quences du traitement par NADPH/DHFR d’une part et par le MTX d’autre part sont comparables. Il est ainsi mis en évidence que le super complexe se désassemble une fois la translocation terminée et que les sous- unités sont indépendantes les unes des autres. D’autres expériences ont été réali- sées afin d’étudier l’incidence de la perte du domaine intermembranaire de Tom22. Cette perte a un rôle majeur sur la stabilité du complexe TOM et réduit de 30% l’importation de protéines. La force ionique du milieu semble intervenir fortement en modifiant les interac- tions entre les sous-unités protéiques. En ce qui concerne Tom50, cette sous-unité est indispensable pour diriger la protéine vers le canal du complexe TIM23. La formation du supercomplexe dépend de sa présence, mais elle n’est pas nécessaire à la stabilisation du complexe. En conclusion, Tom40 et Tim23 sont des protéines constitutives des canaux, le domaine intermembranaire de Tom22 qui joue un rôle de récepteur, est un élément structural qui stabilise le supercomplexe TOM, et Tim50 joue un rôle dynamique dans la translocation mais ne semble pas être un élément structural essentiel du supercomplexe. L’import mitochondrial de protéines est donc un phénomène extrêmement complexe faisant intervenir de nombreux acteurs moléculaires au niveau de la membrane externe et de la membrane interne de la mitochondrie. ¦ Référence : • Chacinska A, Rehling P, Guiard B, Frazier AE, Schulze-Specking A, Pfanner N, Voos W, Meisinger C. Mitochondrial translocation contact sites : separation of dynamic and stabilizing elements in formation of a TOM-TIM-preprotein super- complex. EMBO J. 2003 ; 22 (20) : 5370-81. LA SANTÉ MENTALE EN FRANCE : ÉTAT DES LIEUX ET PRISE EN CHARGE EN PSYCHIATRIE GÉNÉRALE Par Béatrice MAFFEI, Master Droit, Économie et Marketing des industries de santé Les maladies psychiatriques ont été pendant de nombreuses années un sujet tabou, par conséquent peu ou mal considérées. Pourtant, la multiplication des troubles et le nombre de personnes atteintes ne cessent de croître depuis ces dix dernières années. On estime ainsi qu’un tiers de la population est ou sera amené à consulter, ces demandes adres- sées à la psychiatrie étant en constante augmentation. En France, le taux de suicide le plus élevé concerne les personnes âgées puis les adolescents. Les français sont de très grands consommateurs de psychotropes (trois à quatre fois plus que nos voisins européens). Le chiffre d’affaire de ces médicaments, qui a doublé en dix ans, est estimé à cinq milliards de francs. Arrivent en tête les antidépresseurs, suivis des hypnotiques (inducteurs de sommeil), des neuroleptiques (traitement des psychoses) et des anxiolyti- ques. Quant au nombre de psychiatres, il est l’un des plus importants au niveau mondial, avec 12 000 médecins en exer- cice en France soit quatre fois plus qu’il y a trente ans. De plus, 25 % des patients consultant un médecin généraliste sont présentés comme souffrant d’un trouble mental. Face à cette situation pour le moins préoccupante, il apparaît important de s’intéresser aux modalités de prise en charge de ces maladies dans notre pays. Une sectorisation de la psychiatrie Le dispositif psychiatrique, public comme associatif ayant des missions de service public (PSPH), est organisé en secteurs. On en comptabilise 830 en 2000 contre 812 en 1991. Il repose sur deux grands principes : l’accessibilité et la continuité des soins afin de rendre possible une prise en charge de proximi- té et variée du patient. Ainsi, sur un territoire géographique donné, a été mis en place un ensemble de modalités d’interventions et de soins permettant de répondre tant aux besoins des adultes que des enfants ou des adolescents. On distingue trois grands types de prise en charge du patient souffrant de troubles psychiatriques. Tout d’abord, la prise en charge ambulatoire qui a lieu majoritairement au sein de Centres Médico-Psychologiques (CMP). Les équipes présentes exercent une activité de prévention, de diagnostic, de soin voire d’intervention à domicile. C’est la première voie utilisée aujourd’hui en France (980 000 personnes en 2 000 soit 85 % des malades) avec une prédomi- nance de femmes victimes d’anxiété ou de dépression. Ensuite, existent les prises en charge à temps partiel. Quatre structures ont été créées. Les Centres d’Accueil Thérapeutique à Temps Partiel (CATTP) et les ateliers thérapeutiques

20. LES BRÈVES PAGE 20 les ateliers thérapeutiques ont pour objectif principal la réinsertion sociale du malade. L’hospitalisation de jour ou de nuit s’adresse à des patients autono- mes mais ayant besoin d’un suivi médi- camenteux. Enfin, ont été créées les prises en charge à temps complet plus précisé- ment grâce à une hospitalisation à temps plein. Celle-ci s’adresse à des malades susceptibles de présenter un risque pour eux-mêmes ou pour autrui. Parmi eux on relève une majorité d’hommes souffrant de schizophrénie ou d’atteintes liées à une surconsommation d’alcool. Des disparités dans l’offre de soins Il est à noter que l’offre de soins évoquée ici est celle dispensée par le secteur public (hôpitaux publics et PSPH), qui représente 81 % des lits d’hospitalisation à temps plein et 99 % des places d’hospitalisation partielle en psychiatrie générale. En premier lieu, des inégalités s’observent en matière de psychiatrie infanto-juvénile (moins de 16 ans). En effet, seulement 1/3 des places en hospitalisation partielle et 5 % en hospitalisation complète leur sont consacrées par rapport à la population adulte. Cela est d’autant plus surprenant que plus de 26 % des malades hospitalisés sont des enfants de moins de 16 ans. Ce phénomène s’expliquerait par une volonté des équipes soignantes d’orienter ces jeunes vers des structures de proximité comme les CMP ou les CATTP. L’autre disparité extrêmement importante concernant l’offre de soins touche les départements. Ainsi, la capa- cité en lits, les places d’hospitalisation partielle comme complète, l’équipement (moyens humains et matériel) en CMP sont variables suivant la localisation géographique dans notre pays. Par exemple, la moyenne nationale pour l’hospitalisation complète est de 155 lits pour 100 000 habitants. Or, cinq dépar- tements disposent de moins de 100 lits tandis qu’onze autres en détiennent plus de 250. Par ailleurs, la même inégalité territoriale se remarque quant à la répar- tition des médecins psychiatres. A Paris, la moyenne nationale est quadruplée en matière de densité puisqu’on dénombre 80 médecins pour 100 000 habitants alors que 10 % des postes en service public demeurent vacants en France. Outre ces inégalités, le manque de moyens humains et matériels de façon générale reste un problème majeur du secteur psychiatrique à ce jour. L’hospitalisation complète, en terme de capacité d’accueil et de personnel (mé- dical comme non médical), demeure trop faible par rapport à la demande croissante d’une prise en charge appro- priée des malades. Même si des accueils en services d’urgences et des hospitali- sations sont possibles dans le cas de pathologies lourdes, elles ne le sont trop souvent que sur une courte période. Or, ces malades ont besoin d’être soignés sur le long terme dans des structures adéquates où des professionnels leurs sont totalement disponibles. Face à l’ensemble de ces préoccupa- tions, les pouvoirs publics ont été ame- nés à recentrer leurs réflexions sur la situation française en matière de santé mentale afin de trouver les solutions les plus justes répondant aux attentes des malades mais également de leurs familles. Ainsi, le ministre de la santé Phi- lippe Douste-Blazy a présenté le 4 fé- vrier dernier son plan « psychiatrie et santé mentale » pour 2005-2008. « Psychiatrie et Santé mentale : projet de plan soumis à concertation » Dans ce plan sont proposés quatre grands programmes d’action. Il s’agit en premier lieu de dégager des ressources (750 millions d’euros d’aides) afin d’offrir l’accueil, le confort et le niveau de sécurité dont le secteur psychiatrique a besoin. Cet investissement interviendrait dans la modernisation des locaux ainsi que dans l’organisation des soins. Il est également proposé d’augmenter les moyens matériels comme humains. Ainsi, il a été annoncé un moratoire sur la fermeture des lits et des places en psychiatrie. D’ici 2008, il est prévu de dégager près de 140 millions d’euros de sorte à créer 2 500 postes médicaux comme non-médicaux. Plus de 25 millions d’euros par an seraient destinés à offrir une formation spécifique aux futurs infirmiers et in- firmières psychiatriques afin que ceux- ci soient mieux préparés aux difficultés de la profession. Le quatrième objectif serait d’accroître l’offre sociale et médico- sociale. Pour cela, 86 millions d’euros sur 3 ans permettraient de développer des services d’accompagnement à domicile, des hébergements en établisse- ments médico-sociaux ou encore des lieux d’entraide. En plus de cette amélioration de la prise en charge des malades, le plan propose de multiplier les campagnes d’information et de prévention sur les maladies psychiatriques auprès du grand public comme des professionnels de santé afin que ces pathologies lourdes, douloureuses voire dangereuses soient mieux envisagées donc mieux soignées. Il apparaît donc essentiel aujourd’hui de mettre sur un pied d’égalité les maladies physiques et psychiques. En effet, la souffrance morale qui accompagne les malades ainsi que leurs familles ne doit plus être cachée sous prétexte qu’elle fait peur et est ignorée de notre société, parce que la guérison commence par la considération… ¦ Références • Piel E, Roelandt J.L., « La situation de la santé mentale en France ». Rapport de mission « De la psychiatrie vers la santé mentale » 2001. • Coldefy M, Salines E, « Les secteurs de psychiatrie générale en 2000 : évolutions et disparités ». DREES Études et Résul- tats 2004 ; 342 : 1-12. • Psychiatrie et Santé mentale – Projet de plan soumis à concertation – 2005-2008 : http://www.sante.gouv.fr/htm/actu/santementale_040205/propositions.pdf.

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