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 reprogram-
mation 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 sou-
tien 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 partici-
pation 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 nutri-
tion 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 nutri-
tion commence au moment où un indi-
vidu 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 agroalimen-
taire utilise toute la puissance de ses
moyens pour mettre au point des ali-
ments-santé de valeur ; le pire lorsque
de sombres officines vendent, par cor-
respondance ou sur Internet, des pro-
duits dangereux.
Dans notre faculté, les étudiants de
L3 peuvent choisir la Nutrition en mo-
dule optionnel. Tout d’abord, je vou-
drais 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 connais-
sance, faim de réussite.
Dans une faculté à dominante phar-
maceutique, 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 universi-
taire, 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 labo-
ratoire 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 popu-
lation, 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, direc-
teur 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 em-
bryons.
L’épigénétique est une science en
plein essor. Elle explore tous les méca-
nismes impliqués dans la différenciation
cellulaire et le développement em-
bryonnaire, mécanismes que la généti-
que, à elle seule, n’a pu expliquer.
État chromatinien
et
méthylation
Relation entre la structure de la chro-
matine, 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 his-
tone désacétylase (HDAC) et condui-
sant à un état décondensé transcription-
nellement 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 permet-
tre 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 augmen-
tation de condensation de la chromatine
et une répression transcriptionnelle
accrue. Cet état chromatinien particulier
est transmissible.
Il existe donc un équilibre dynami-
que 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 trans-
cription alternative. Le choix d’un pro-
moteur se fera en fonction du type cellu-
laire. 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 seu-
lement 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 transcrip-
tion.
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 em-
bryonnaire (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 forma-
tion 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 ab-
sence 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 / his-
tone) 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 cer-
taines 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) res-
tent 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 trophecto-
derme, 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 cen-
tre 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 inte-
raction 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 transi-
tion 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, conser-
vent 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 inactiva-
tion 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 main-
tien 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 pater-
nel 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 cer-
tains 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 em-
bryonnaire, les cellules de l’épiblaste
peuvent conduire à deux lignées distinc-
tes : les cellules somatiques et les cellu-
les primordiales de la lignée germinale
(PGC). Ces dernières subiront une re-
programmation 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 cellu-
les 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 gono-
cyte mâle arrête sa mitose et le gonocyte
femelle entre en prophase de la pre-
mière méiose. Dès leur arrivée au ni-
veau 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 sou-
mis 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 cellu-
les 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 em-
preintes parentales, enfin l’élimination
d’éventuelles épimutations acquises au
cours du temps dans les gamètes paren-
tales.
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 nais-
sance, 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 cellu-
les somatiques. Les Dnmt 3a et b se-
raient 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 fac-
teurs est exclusive. BORIS est forte-
ment 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 repro-
grammation épigénétique : Oct-4
La protéine Oct-3/4 appartient à la
famille POU des facteurs de transcrip-
tion 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 com-
pris dans les séquences régulatrices.
L’établissement de l’expression de
Oct-4 permet une évaluation de la re-
programmation 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 mar-
queur 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 dis-
tal 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 trophecto-
derme. 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 migra-
tion 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 em-
bryons 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 transpo-
sons
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 certai-
nes 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 recom-
binaisons 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 impor-
tante 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 uni-
ques, les séquences répétées sont asso-
ciées à une structure particulière de la
chromatine ou à un « code histone »
bien particulier. Les enzymes responsa-
bles 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 transpo-
sables 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 notam-
ment 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 flo-
raison. 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 change-
ments 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 suppres-
seurs 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 respon-
sables 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 stimu-
ler 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 dimi-
nuer 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 disponi-
bles 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. Genet. 2000 ; 9 : 2395-2402.
• Plath K, Mlynarczyk-Evans S, Nusinow DA, Panning B. Xist RNA and the mechanism of X inactivation. Annu Rev Genet
2002 ; 36 : 233-278.
• Okamoto I, Otte AP, Allis CD, Reinberg D, Heard E. Epigeneticic dynamics of imprinted X during early mouse develop-
ment. Science 2004 ; 303 : 644-649.
• Mak W, Nesterova TB, de Napoles M, Appanah R, Yamanaka S, Otte AP, Brockdorff N. Reactivation of the paternal X
chromosome in early mouse embryos. Science 2004 ; 303 : 666-669.
• Wurtz A, Rassmussen TP, Jeanish R. Chromosomal silencing and localization are mediated by different domains of Xist
RNA. Nat Genet 2002 ; 30 : 1-8.
• Silva J, Mak W, Zvetkova I, Appanah R, Nesterova TB, Webster Z, Peters .H, Jenuwein T, Otte AP, Brockdorff N. Estab-
lishmentof histone H3 methylation on the inactive X chromosome requires transcient recruitment of Eed-Enx1 polycomb group
complexes. Dev Cell 2003 ; 4 : 481-495.
• Reik W, Walter J. Genomic imprinting: parental influence on the genome. Nat Rev Genet 2001 ; 2 : 21-32.
• Lucifero D, Mertineit C, Clarke HJ, Bestor TH, Trasler JM. Methylation dynamics of imprinted genes in mouse germ cells.
Genomics 2002 ; 79 (4) : 530-538.
• Liu H, Kim J-M and Aoki F. Regulation of histone H3 lysine 9 methylation in oocytes and early pre-implantation embryos.
Development 2004 ; 131 (10) : 2269-2280.
• Li E. Chromatin modification and epigenetic reprogramming in mammalian development. Nat Rev Genet 2002 ; 3 : 662-
673.
• Santos F, Dean W. Epigenetic reprogramming during early development in mammals. Reproduction 2004 ; 127 : 643-651.
• Mayer W, Niveleau A, Walter J, Fundele R, Haaf T. Demethylation of the zygotic paternal genome. Nature 2000 ; 403 :
501-502.
• Oswald J, Engemann S, Lane N, Mayer W, Olek A, Fundele R, Dean W, Reik W, Walter J. Active demethylation of the pa-
ternal genome in the mouse zygote. Curr Biol 2000 ; 10 : 475-478.
• Rossant J. Stem cells from the mammalian blastocyte. Stem cells 2001 ; 19 : 447-482.
• Allegrucci C, Thurston A, Lucas E, Yong L. Epigenetics and the germline. Reproduction 2005 ; 129 : 137-149.
• Saitou M, Barton SC, Surani MA. A molecular programme for the specification of germ cell fate in mice. Nature 2002 ;
418 : 293-300.
• Niwa H, Miyasaki J, Smith AG. Quantitative expression of Oct-3/4 defines differentiation, dedifferentiation or self-renewal
of ES cells. Nat Genet 2000 ; 24 : 372-376.
• Pesce M, Gross M.K., Schöler HR. Differential expression of the Oct-4 transcription factor during mouse germ cell differ-
entiation. Mech Dev 1998 ; 71 : 89-98.
• Lane N, Dean W, Erhardt S, Hajkova P, Surani A, Walter J, Reik W. Resistance of IAPs to methylation may provide a
mechanism for inheritance in the mouse. Genesis 2003 ; 35 : 88-93.
• Erlich M. DNA methylation in cancer : too much, but also too little. Oncogene 2002 ; 21 : 5400-5413.
• Brueckner B, Lyko F. DNA methyltransferase inhibitors : old and new drugs for an epigenetic cancer therapy. Trends
Pharmacol. Sci. 2004 ; 25 (11) : 551-554.
• Xiong Y, Dowdy SC, Podratz KC, Jin F, Attewell JR, Eberhardt NL, Jiang S-W. Histone deacetylase inhibitors decrease
DNA methyltransferase-3B messenger RNA stability and down-regulate de novo DNA methyltransferase activity in human
endometrial cells. Cancer Res. 2005 ; 65 (7) : 2684-2689.
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 posi-
tion, 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 revan-
che, 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 embryon-
naire 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 indis-
pensable 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 cer-
tains modèles animaux et pour la forma-
tion 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 organisa-
teur 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 com-
plexe 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 re-
crute 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 inter-
nalisation 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 diffu-
sion.
(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 ni-
veau de l’endosome tardif puis du lyso-
some où les récepteurs et les morphogè-
nes seront dégradés. Au cours de cette
dégradation, Rab 7 intervient dans
l’orientation du transport.
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 pro-
duit 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 pas-
sive. 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 na-
tionale 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 com-
mission 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 eutha-
nasies 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 euthana-
sies 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 novem-
bre 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 modifica-
tion, 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 sui-
vants :
· 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, doi-
vent être consultés.
· Toute procédure relative à la fin de
vie du patient (demande d’arrêt de trai-
tement…) 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 so-
ciaux 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 cepen-
dant 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 ma-
ladie 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 psy-
chiatre 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 trou-
bles du comportement qui devient
étrange et autistique avec une bizarrerie
de conduites, des hallucinations diver-
ses, 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, halluci-
nations, 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 patho-
logie, 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'au-
tre 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, envi-
ronnementaux et physiologiques peu-
vent être associés aux troubles psycho-
logiques 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 fonc-
tionnelles
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 (hallucina-
tions).
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 dysfonction-
nement 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 gluta-
mate rendrait les neurones dopaminer-
giques hyper-réactifs aux stimuli envi-
ronnementaux. Les symptômes négatifs
proviendraient quant à eux d’une baisse
de la libération de dopamine et les neu-
rones 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 chlor-
promazine 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 appar-
tient 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. ta-
bleau 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 traite-
ments, 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 person-
nes 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 mala-
die 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 clo-
zapine 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 fonc-
tionnement 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 mainte-
nant 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 parti-
culier 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 transloca-
ses situées au niveau de la membrane
externe (TOM pour translocase of outer
membrane) et au niveau de la mem-
brane interne (complexe TIM pour
translocase of inner membrane) (Cf.
figure) Ces translocases sont des com-
plexes protéiques composés de nom-
breuses 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 mito-
chondrie.
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 mitochon-
drial 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 mito-
chondrie.
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 in-
termembranaire 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 mitochon-
driale 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 super-
complexe 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 interve-
nir 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 com-
plexe.
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 com-
plexe 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 (traite-
ment 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 pa-
tients 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 souf-
frant 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 hospi-
talisation partielle et 5 % en hospitalisa-
tion 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 im-
portante 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 famil-
les. 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 : pro-
jet 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 mil-
lions d’euros de sorte à créer 2 500
postes médicaux comme non-médicaux.
Plus de 25 millions d’euros par an se-
raient 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 do-
micile, 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 au-
jourd’hui de mettre sur un pied d’égalité
les maladies physiques et psychiques.
En effet, la souffrance morale qui ac-
compagne 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.
