Je vous ai décrit, hier, le mécanisme de modification de l’ADN de virus  par les bactéries, afin de se vacciner, en utilisant un ARN guide content une séquence caractéristique de l’ADN viral, qui retrouvera cette séquence sur le virus infectant, et d’une enzyme CAS, capable de couper cette séquence en un endroit très précis.

    Lorsqu’il s’agissait de couper en laboratoire l’ADN de cellules en expérimentation, que pouvait on faire?
    Bien avant que, en 1944, l'on connaisse l'ADN en tant que support génétique, et que l'on puisse déterminer un génome, l'homme a fait des croisements d'animaux et de plantes, et a ainsi modifié l'ADN, car c'est le seul moyen de modifier durablement un organisme.
    Les scientifiques avaient aussi montré que les rayonnements ionisants, des produits chimiques ou des virus pouvaient entraîner des mutations génétiques, mais on ne pouvait les orienter et elles semblaient se faire « au hasard ».
    La première modification volontaire ciblée du génome d'une cellule animale a été faite en1985, en échangeant deux séquences très proches, l'une de l'ADN de la cellule, par une autre introduite dans la cellule.
    En 1988 Mario Capecchi et son équipe, mettent au point une méthode permettant de cibler et de modifier un gène dans une cellule animale, ce qui lui vaudra le prix Nobel en 2007. En 1994, des biologistes de l'Institut Pasteur montrent que la réparation naturelle d'un gène accidentellement coupé est facilitée si on pratique une coupure avec une enzyme de levure.
    Les chercheurs ont alors essayé de fabriquer des protéines qui reconnaissent de façon spécifique une séquence particulière d'ADN, et de les coupler à des enzymes qui coupent la séquence au bon endroit désiré. Ces composants étaient très difficiles et longs à fabriquer
    En 2010, l'université du Minnesota a utilisé une enzyme fabriquée par une bactérie, qui reconnaissait certaines séquences d'ADN, et en la combinant a une protéine capable de couper le brin. Cette méthode était beaucoup plus simple mais encore laborieuse.
    L'utilisation des enzymes CAS des bactéries et des ARN guides va considérablement faciliter les modifications d’ADN et les rendre très rapides au niveau de la synthèse des produits nécessaires.
    Il faut fabriquer un petit ARN, composé de l'ARN « tract" et de l'ARN issu de la séquence d'ADN que l'on veut sectionner, et on le couple avec l'enzyme CAS (voir les explications de mon article d'hier). L'introduction de plusieurs petits ARN dans la cellule permet même de réaliser plusieurs coupures simultanées.
    Le schéma ci dessous tiré de l'article de la revue "Pour la science", montre le processus :



    Depuis cette avancée technologique en 2013, les études de modifications génétiques en laboratoire de cellules animales et végétales se sont multipliées. Car grâce à cette technique CAS, il est possible de couper avec précision n'importe quelle séquence de l'ADN de n'importe quelle cellule et d'y introduire des séquences autres (entre les brins coupés ou à la place d'une séquence ôtée entre deux coupures).
    De plus les chercheurs ont modifié les protéines CAS pour l'inhiber dans certaines conditions, ou au contraire l'activer, par exemple en présence de lumière ou de certains produits chimiques. ARN guides et la protéine CAS peuvent aussi maintenant être éliminés naturellement par la cellule, une fois la mutation réalisée.

    De telles mutations provoquées ouvrent des horizons nouveaux en thérapeutique, surtout en ce qui concerne les maladies génétiques, car on peut espérer trouver un  moyen de modifier les anomalies génétique à leur origine. Deux grands problèmes toutefois : il y a en général une multitude de gènes responsables de la maladie et il faudrait les modifier presque tous; il faut par ailleurs introduire la mutation dans un très grand nombre de cellules.
    Mais on peut aussi espérer réparer des cellules souches in vivo, voire réparer un organe défectueux quand la dégénérescence de l’organe est dû à une mutation.
    On pourra peut être trouver des solutions durables contre le diabète ou l’excès de cholestérol, ou bloquer l’infection de certains virus.
    Enfin l’étude de modifications génétiques de plantes et de leurs conséquence sera  grandement facilitée.
    C’est donc bien une grande avancée que ces progrès, bien peu décrits par les médias.
    On peut penser aussi à pratiquer des modifications sur le génome d’embryons humains pour éviter des enfants anormaux, ce qui serait un grand progrès.
    Mais évidemment, comme toute avancée scientifique, cela pose des problèmes d’éthique car une découverte peut être mal utilisée, et notamment pour des recherches de nature eugénistes..

La suite des photos de famille chez les chiens.

    J’ai la chance de ne pas avoir eu d’infarctus, mais je connais plusieurs personnes de mon âge qui en ont eu, et qui heureusement, se sont rétablies.
    Lorsqu’il est bénin, il passe presque inaperçu surtout chez une femme : mal au niveau du cœur, à gauche et douleur et crampe au bras gauche.
    Dans les cas graves c’est une douleur thoracique oppressante et violente qui irradie jusque dans le bras, le dos ou la mâchoire.
    Dans le premier cas, il faut consulter le plus vite possible , dans le second cas, il faut aller aux urgences ou appeler les pompiers.
    La douleur thoracique représente la manifestation typique de l'infarctus du myocarde. Elle peut survenir dans la poitrine, la mâchoire, l'épaule, le bras, le cou ou le dos. Elle apparaît brutalement et ne disparaît pas au repos. La douleur peut se prolonger quelques minutes ou quelques heures. Elle provoque la sensation de recevoir un poids ou une barre dans la poitrine et peut ressembler à un pincement ou une forte pression. Son intensité varie d'un degré minime à une violente douleur.
    Beaucoup de patients présentant des douleurs thoraciques, consultent les urgences (cela représente 5% des motifs de consultation, et tous n’ont pas un infarctus. Le problème est de faire un diagnostic sûr le plus vite possible, d’une part pour soigner le malade, mais aussi pour désengorger le service des urgences.
    Le médecin effectue un électrocardiogramme et depuis une dizaine années, souvent deux à trois dosages de « troponine" à plusieurs heures d'intervalle avant de donner le diagnostic définitif.

    Qu’est ce que la troponine ?

    C’est une molécule très complexe, composée de protéines. Vous avez ci dessus un schéma de sa formule chimique.
    Si vous allez voir sur un article que j’avais fait hier, vous avez pu voir que la troponine est incorporée dans les fibres musculaires et qu’elle joue un double rôle : d’une part elle favorise l’action des ions calcium dont la libération commande une contraction ou une extension, et d’autre part elle sert de régulation au mécanisme de contraction/extension, en favorisant le glissement des fibres d’actine dans les fibres de myosine, ou en le bloquant un peu comme un crochet.
    On en trouve notamment dans le cœur. Son taux normal dans le sang est proche de zéro, car elle reste liée aux fibres musculaires, mais lorsqu’il y a problème, son taux augmente.
    Dans certaines maladies de cœur stables, son taux peut être très bas, mais un taux élevé associé aux symptômes ci dessus est considéré comme une preuve d’infarctus.
     Ce dosage est donc important pour le diagnostic, le pronostic et le suivi thérapeutique des syndromes coronariens aigus, qui désignent l’ensemble des troubles survenant lorsqu’une des artères qui alimentent le cœur (les artères coronaires), se bouche en totalité ou en partie. L’infarctus du myocarde en fait partie.
    Aujourd'hui il semble qu'un seul test est significatif.

    Le dosage s’effectue grâce à un simple prélèvement sanguin. La technique de dosage repose sur des anticorps qui reconnaissent les formes cardiaques des différentes troponines.
    En l'absence de problème cardiaque, la concentration de troponine dans le sang est très faible. Elle doit être inférieure à 0,6 μg/l (microgrammes ou millièmes de grammes par litre).
    Toute élévation du taux de troponine dans la circulation sanuine est le signe d'une lésion du myocarde, le muscle cardiaque. Suite à un infarctus ou à une baisse de l’approvisionnement sanguin du cœur, des cellules cardiaques se nécrosent et meurent, libérant des troponines. Celles-ci sont détectables dans le sang 2 à 4 heures après le début de la souffrance myocardique.

     L'élévation de la troponine dans le sang peut aussi se voir en cas :
            - d’embolie pulmonaire,
            - de myocardite (inflammation du myocarde),
            - d’insuffisance cardiaque chronique,
            - d’insuffisance rénale terminale

          J’avais l'intention de faire un article qui pourrait vous intéresser sur la prévention des infarctus.
          Mais pour que vous puissiez comprendre mon article qui sera fait demain, il faut d’abord que je vous parle du fonctionnement des muscles et de la troponine.

          En simplifiant beaucoup, on peut décrire la fibre musculaire comme des fibres élémentaires de quelques cm de long, constituées de colonnettes d’environ 1 micron de large (un millième de mm), et dont la structure est formées de longs filaments enchevêtrées de « myosine » et « d’actine ».
            L’actine et la myosine sont de très grosses protéines, de plusieurs centaines d’acides aminés, qui sont présentes dans le corps humain et peuvent polymériser en longs filaments.

            Les filaments élémentaires, constitués principalement d’actine, mais aussi d’autres protéines, ont l"allure du schéma ci dessous, et sont polarisés comme des aimants, les molécules ayant des orientations privilégiées. l
           Les grosses molécules marron représentent l’actine. Autour d’elles s’enroule un filament de tropomyosine qui rend le filament plus rigide, et les petits crochets verts sont de la troponine

           Les filaments élémentaires de myosine ont une structure plus complexe, (schéma ci dessous). Plusieurs centaines s’assemblent décalés les uns par rapport aux autres, en filaments plus épais, liés entre eux par leurs queues. Les « têtes «  dépassent du filament (en bleu sur le second schéma) et elles se lient aux molécules sur les fibres d’actine.



           A l’état de repos, les fibres d’actines et de myosines sont donc liées entre elles.
            Lorsqu’arrive un influx nerveux de commande sur le muscle, celui ci va libérer dans les fentes des synapses un neurotransmetteur l’acétylcholine. Ce neurotransmetteur va agir en se fixant sur des récepteurs spécifiques et en libérant des ions calcium Ca++, la concentration de ces ions étant multipliée par un facteur 1000.
            Ces ions calcium vont dépolariser les fibres d’actine et par ailleurs favoriser des transformations chimiques d’une autre molécule (l’adénosine triphosphate ou ATP), qui va d’une part fournir de l’énergie et d’autre part favoriser la rupture des liaisons actine-myosine.
            Les filaments d’actine, initialement liés à ceux de myosine, peuvent alors glisser dans un sens ou dans l’autre, permettant une contraction ou un étirement des fibres. (voir schéma ci dessous).
           La contraction se résume à un mécanisme de crémaillère : la tête de la myosine fait saillie autour des extrémités des filaments épais. Quand les cellules musculaires sont stimulées par le système nerveux, les têtes de myosine s'accrochent à des zones de liaison situées sur l'actine, permettant ainsi au glissement de s'amorcer. Chaque myosine s'attache puis se détache plusieurs fois au moment de la contraction (mécanisme de la crémaillère). Ce mécanisme se déroule simultanément dans l'ensemble des myofibrilles produisant ainsi le raccourcissement.
          En outre la troponine va jouer un double rôle : d’une part elle favorise l’action des ions calcium, et d’autre part, elle sert de régulation au mécanisme de contraction/extension, en favorisant le glissement ou en le bloquant un peu comme un crochet.
    Tout ce mécanisme se passe en quelques centièmes de seconde.


            Mais il faut pouvoir arrêter la contraction ou l’étirement des fibres musculaires, et donc neutraliser l’action du neurotransmetteur (l’acétylcholine), après qu’il ait agi.
            Pour cela il existe une enzyme au niveau des synapses musculaire, (qui s’appelle la cholinestérase) et qui va détruire l’acétylcholine en la transformant en choline et en acide acétique. Le neurotransmetteur sera ensuite resynthétisé, loin de la synapse et stocké dans des vésicules, prêt à être à nouveau utilisé.
            Si cette enzyme n’existait pas, l’action de l‘acétylcholine se prolongerait et notre muscle serait tétanisé.

           Ayant dit quelques mots de la troponine, je pourrai vous parler demain du diagnostic d’un infarctus.