La lèpre renaît: comment une maladie de longue haleine pourrait déverrouiller les secrets des cellules souches

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bactérie de la lèpre

La bactérie de la lèpre. (Crédit: Kateryna Kon / Shutterstock)

Anura Rambukkana étudie depuis 25 ans une maladie qui a déjà été guérie. Il étudie la lèpre, une maladie qui était autrefois le fléau de l’humanité avant l’administration de médicaments au milieu de la vingtaineth siècle l'a sous contrôle.

Pendant des décennies, il a travaillé dans un domaine où le financement est limité et peu de nouveaux visages, et nombre de ses contemporains sont passés à des projets plus médiatisés impliquant des maladies qui attirent des dollars en subventions. Rambukkana, professeur de biologie de la régénération au Centre de médecine régénératrice de l'Université d'Edimbourg, l'aurait probablement rejoint, mais pour une captivation singulière par la bactérie de la lèpre – et le pressentiment qu'elle aurait peut-être quelque chose à nous apprendre.

Anura Rambukkana

Anura Rambukkana. (Crédit: Université d'Edimbourg)

Etudiant de troisième cycle à Amsterdam, analysant des échantillons de peau prélevés sur des patients atteints de lèpre, il a découvert une facette fascinante du comportement de la bactérie. Les cellules qu’il a infectées ne sont pas mortes. En fait, elles semblaient extrêmement normales. C'était un indice que les bactéries avaient des arrière-pensées.

«J'étais fasciné par ce que cette bactérie faisait à l'hôte», dit-il. «Je pensais que c’était un véritable créneau pour moi d’utiliser cette bactérie comme modèle pour comprendre la biologie cellulaire.»

Parlant de la bactérie de la lèpre – souvent simplement «le virus» dans sa langue vernaculaire – Rambukkana a l’air aussi fasciné qu’il l’était il ya un quart de siècle. Le bogue peut être extrêmement difficile à étudier, mais la panoplie de mécanismes intelligents qu’il utilise pour naviguer dans nos corps en fait également une carrière enrichissante.

Après avoir obtenu son doctorat, Rambukkana s’installe à l’Université Rockefeller de New York, où il continue à suivre les bactéries à travers les passages de nos systèmes internes. Puis il est allé à l'Université d'Edimbourg. Là-bas, en 2013, après 20 ans de recherche, il a réalisé l’un des progrès les plus décisifs de notre compréhension de la lèpre ces derniers temps: leur capacité à infiltrer et à manipuler le fonctionnement interne de nos cellules. La plupart des bactéries pénètrent dans nos cellules, mais Rambukkana a constaté que M. leprae a aussi la capacité de les changer à volonté, rendant ce qu’il dit presque comme une cellule souche.

Un tueur très peu probable

Mycobacterium leprae a hanté l’humanité pendant des millénaires, laissant des victimes sous le signe des cicatrices, des difformes et généralement des parias. Les lépreux ont été presque universellement insultés – enfermés dans des colonies, interdits de mariage et expulsés des villes. Leurs apparitions dans la littérature, que ce soit dans Chaucer ou dans la Bible, les décrivent comme moralement inaptes et débordant de mauvaise volonté.

mycobacterium leprae

Mycobacterium leprae, les petites barres rouges de cette image. (Crédit: CDC)

C'est un peu ironique, parce que M. leprae est presque comiquement inapte à infecter et à habiter l’homme. La bactérie ne peut pas survivre en dehors d'un hôte, mais préfère seulement des cellules très spécifiques de notre corps. Il préfère des températures bien inférieures à celles que nous possédons, passe difficilement entre les hôtes et se reproduit extrêmement lentement. Pour couronner le tout, 95% de la population ou plus possède une immunité génétique à leur égard.

Mais, comme tout artiste le comprend, les limitations engendrent la créativité. Et la bactérie de la lèpre a bénéficié d'un coup véritablement magistral de ruse évolutive.

Une fois dans notre corps, le microbe se trouve à la base des cellules de Schwann, responsables de la création des gaines de myéline qui protègent nos nerfs. Après s'être forcé à l'intérieur, M. leprae plonge dans les rouages ​​de la cellule avec l’agilité d’un pirate informatique chevronné. Bien que le mécanisme exact ne soit pas encore connu, les bactéries peuvent accéder à l’ADN de la cellule – le modèle vivant de son comportement – et activer / désactiver à volonté les gènes spécifiques des cellules de Schwann.

Le résultat final est de transformer une cellule complètement mature en quelque chose qui ressemble à une cellule souche, avec tous les pouvoirs métamorphiques que cela implique. L'équivalent humain serait voler un transformateur.

Enraciné dans les cellules souches

Avant qu’elles ne deviennent du sang, des os, de la peau, des nerfs, nos cellules commencent comme quelque chose qui ressemble à du mastic cellulaire – des cellules souches. Ces cellules peuvent devenir n'importe quoi dans notre corps, guidées par de petites modifications génétiques. C’est ainsi que notre corps crée une telle diversité de tissus et que la capacité de créer n’importe quel type de cellule peut traiter une vaste gamme de blessures et de maladies. Les chercheurs commencent à mieux créer et à manipuler des cellules souches, mais le domaine en est encore à ses débuts. Nous en savons juste assez sur la façon dont les cellules souches sont créées et agissons pour exploiter pleinement leur potentiel. Mais la bactérie de la lèpre semble déjà savoir comment fonctionnent les cellules souches. Et Rambukkana pense que cela pourrait être la clé pour les comprendre nous-mêmes.

Bien que la capacité de la bactérie à fabriquer et à manipuler des cellules souches n’ait été constatée qu’en laboratoire, il est probable qu’elle le soit également dans le corps humain. Ils utilisent les cellules détournées pour se déplacer autour du corps. Lorsque son véhicule est garé dans un endroit confortable, M. leprae coopère avec les pouvoirs de transformation des cellules souches pour transformer son cycle en cellules humaines, de la peau au muscle en passant par les os. Une fois en place, la bactérie se multiplie et se propage dans tout le corps, propageant l'infection.

structure des neurones

La structure d'un neurone typique, y compris les cellules de Schwann. (Crédit: NIH)

La capacité de contrôler nos cellules de manière aussi intime est unique parmi les agents pathogènes à notre connaissance, et cela a aidé la lèpre, lente, difficile et courageuse, à persister pendant des milliers d’années. Bien qu’aujourd’hui nous puissions traiter la maladie avec une combinaison de médicaments, les scientifiques ne comprennent toujours pas tout le savoir-faire de cette bactérie extrêmement rusée.

Un meilleur diagnostic

Dans les années qui ont suivi sa découverte, Rambukkana a commencé à explorer les mécanismes M. leprae utilise pour atteindre à l'intérieur de notre ADN et inverser les commutateurs génétiques avec une telle facilité, en travaillant essentiellement «gène par gène», dit-il. Il a également appliqué ses idées à un problème plus concret: diagnostiquer la maladie avant qu’elle ne cause des dommages.

Aux États-Unis, on compte environ 200 cas par an, mais plus de 200 000 sont signalés dans le monde, principalement en Inde, en Afrique et au Brésil. Ce nombre n’a pas changé depuis plus de deux décennies et c’est une source de chagrin pour les chercheurs en lèpre.

Les tests actuels de la lèpre nécessitent un frottis cutané pour confirmer la présence de bactéries. Cela ne fonctionne généralement que s'il y a beaucoup de personnes présentes, ce qui signifie que l'infection est assez avancée et que les nerfs sont susceptibles d'être endommagés. Selon les experts, trouver un meilleur outil pour diagnostiquer la maladie est l’une des principales priorités des chercheurs dans le domaine de la lèpre dans le monde entier.

Actuellement, au moment où nous pouvons détecter la lèpre, des dégâts ont déjà été causés. Cependant, savoir comment fonctionne la bactérie de la lèpre signifie que nous pourrons peut-être trouver des biomarqueurs de son activité précoce dans nos cellules, permettant ainsi un diagnostic avant que les symptômes n'apparaissent. Rambukkana est actuellement aux premières étapes d’un programme pilote en Afrique et en Asie du Sud-Est pour tester ces biomarqueurs, et il vient de demander une subvention importante pour soutenir le projet.

Intégrer depuis Getty Images//

Cela pourrait aider à prévenir la défiguration permanente que la maladie peut causer une fois qu’elle s’est installée, ce qui a même transformé les lépreux en exclusions dans un passé pas si lointain.

Après l'infection, les lésions nerveuses commencent à se propager et peuvent entraîner une invalidité permanente et une défiguration.

"Les membres des gens ne tombent pas, mais ils peuvent être insensibles, ils sont donc très sujets aux blessures secondaires", explique Richard Truman, ancien responsable de la branche recherche du National Hansen’s Disease Program. «Brûlures chez les patients, brûlures; J'ai vu des patients qui avaient d'énormes ulcères aux genoux parce qu'ils rampaient sur du gravier. "

Et bien que la maladie prenne des années à se révéler, une fois que les lésions nerveuses ont commencé, elle peut disparaître extrêmement rapidement.

"Vous pouvez passer d’un nerf légèrement anesthésié à une paralysie de la main en dix jours", explique David Scollard, ancien directeur à la retraite du National Hansen’s Disease Program. «Comprendre ces réactions, ce qui les déclenche, quels sont les mécanismes et comment mieux intervenir, sont également des domaines de recherche majeurs dans presque tous les pays. [leprosy research] groupe dans le monde. "

Toucher guérisseur

Mais Rambukkana voit également des applications pour ses recherches en dehors de la lèpre. Il est particulièrement enthousiasmé par son potentiel d’information dans le domaine de la régénération nerveuse. Nos nerfs périphériques, aidés par les cellules de Schwann, peuvent se soigner eux-mêmes après une blessure – c’est la raison pour laquelle nous ne perdons pas toute sensation dans notre peau chaque fois que nous nous faisons couper ou nous gratter. Notre système nerveux central, y compris la colonne vertébrale, n’a pas une telle capacité – les cellules ne se réparent pas assez pour restaurer leur fonctionnalité.

Ce que l’étude des cellules souches, et maintenant de la bactérie de la lèpre, nous a montré, c’est que nos corps sont plus souples que nous ne leur en attribuons le crédit. Avec un petit coup de pouce, les cellules se reconvertissent en cellules souches, puis potentiellement en n'importe quoi. Et nous savons déjà que les cellules de Schwann peuvent réparer les nerfs cassés.

On ignore comment les nerfs périphériques se réparent d'eux-mêmes, mais Rambukkana pense M. leprae pourrait être en mesure de nous montrer.

«Ils savent comment conserver ces cellules souches à leur avantage», dit-il. "Alors maintenant, nous voulons savoir comment ils le font et comment nous pouvons traduire cela en processus de réparation où vous avez une blessure très profonde où vous ne pouvez pas réparer le nerf périphérique."

Cellules souches du genre M. leprae est capable de créer pourrait éventuellement greffer des nerfs sectionnés ensemble, même ceux que notre corps est incapable de guérir. Rambukkana pense que le processus pourrait s'étendre même au système nerveux central, où des cellules souches reconfigurées s'enrouleraient autour des extrémités coupées des nerfs endommagés et les lieraient à nouveau.

Le tueur de nerfs renaît en tant que guérisseur de nerfs: ce serait une utilisation appropriée pour une bactérie qui manipule notre corps avec une telle dextérité depuis des millénaires.

«Les insectes connaissent chaque élément de nos cellules et leur fonctionnement», explique Rambukkana. "Alors, pourquoi ne les suivons-nous pas?"

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