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Les enjeux du diagnostic infirmier. Pour l'équipe pluridisciplinaire dans le cadre de la pratique en CMP | WMT16 | Scientific |
Solution à diluer pour perfusion Chaque flacon de 5 ml contient 37, 5 mg d' atosiban La solution reconstituée contient 0, 75 mg/ ml | EMEA_V3 | Medicinal |
ClCr 30-49 ml/ min et sévère quand ClCr 10-29 ml/ min). | EMEA_V3 | Medicinal |
EU/ 1/ 00/ 142/ 020 1 x 3 ml EU/ 1/ 00/ 142/ 021 5 x 3 ml EU/ 1/ 00/ 142/ 022 10 x 3 ml | EMEA_V3 | Medicinal |
Quelques Nématodes parasites de blattes à Madagascar | WMT16 | Scientific |
Le problème thérapeutique et étio-pathogénique des mucocèles frontales envahissantes | WMT16 | Scientific |
La trabectédine peut avoir des effets génotoxiques. | EMEA_V3 | Medicinal |
Potentiels postsynaptiques d'inhibition obtenus dans les somas neuroniques des ganglions de l'Aplysie et de l'Escargot | WMT16 | Scientific |
Suomi/ Finland Sandoz Oy Ab Rajatorpantie 41 B/ Rtorpsvgen 41 B FIN-01640 Vantaa/ Vanda Puh/ Tel : 358 9 85 20 20 30 | EMEA_V3 | Medicinal |
Comportement in vivo des souches de Pasteurella pestis en relation avec leur efficacité comme vaccins vivants | WMT16 | Scientific |
Vous ferez donc l'objet d'une surveillance par un professionnel de la santé pendant la perfusion, et pendant au moins six heures après le début de la première perfusion, et pendant deux heures après le début des perfusions suivantes. | EMEA_V3 | Medicinal |
36, 9 58, 4) chez les patients traités par lénalidomide/ dexaméthasone contre 20, 1 semaines (IC à 95% : | EMEA_V3 | Medicinal |
Introduction L'endocardite infectieuse (EI) constitue un problème de santé publique préoccupant Au cours de ces vingt dernières années, ni son incidence, ni sa mortalité n'ont régressé Cette incidence se situerait entre 1, 4 et 7, 9 cas pour 100 000 individus et par an, et environ 1 500 cas surviendraient en France chaque année La stabilité de ces données s'expliquerait en partie par la mutation des profils épidé-miologique et microbiologique de cette pathologie Classiquement, l'EI atteignait les adultes jeunes avec des pathologies valvulaires prédisposantes bien identifiées, le plus souvent post-rhumatismales De nos jours, dans les pays industrialisés, l'EI affecte des patients âgés et, dans la moitié des cas, sans cardiopathie préexistante connue Dans cette population, les facteurs de comorbidité sont plus fréquents (diabète, hypertension, insuffisance rénale, cancers) Sur le plan microbiologique, certains auteurs constatent une augmentation des EI à staphylocoques aux dépens des EI à streptocoques En l'absence de traitement, l'EI est fatale dans 100 % des cas Un traitement médical lourd, associé dans près d'un cas sur deux à une chirurgie cardiaque, constitue le traitement le plus répandu de cette pathologie Malgré un recours plus fréquent à la chirurgie valvulaire, le pronostic de l'EI ne s'est pas amé-lioré Une mortalité hospitalière de 16 à 20 % est à déplorer dans la phase initiale de l'EI pour atteindre 40 % à cinq ans Pour prévenir l'EI, l'antibioprophylaxie a été recommandée dès 1955 aux États-Unis , puis dans divers pays L'évolu-tion des recommandations en la matière a été rapide et radicale Après une phase ascendante pendant laquelle l'antibioprophylaxie était systématique et o ses indications se sont progressivement étendues, une phase descendante s'est amorcée avec le référentiel français de 2002 Le mouvement s'est ensuite accentué, allant même jusqu'à la suppression totale de cette mesure en 2008 par un groupe d'experts britanniques du National Institute of health and Clinical Excellence (NICE) ) En France, les trois recommandations existantes sur le sujet ont été publiées en 1992 , 2002 et 2011 L'attitude préconisée a considé-rablement évolué au fil de ces publications Désormais, la prophylaxie antibiotique est restreinte aux gestes dentaires entranant une bactériémie jugée significative chez les patients à haut risque d'EI uniquement À ce jour, aucune preuve scientifique formelle de l'efficacité de l'antibioprophylaxie de l'EI n'existe , et cette mesure de prévention est donc légitimement contestable Plusieurs arguments critiques sont d'ailleurs avancés dans la littérature La responsabilité des procédures bucco-dentaires dans la genèse de l'EI est remise en cause par les résultats divergents des études cas-témoins Les gestes du quotidien tels que le brossage et la mastication pourraient engendrer des bactériémies spontanées beaucoup plus fréquentes que les bactériémies provoquées par des gestes médico-chirurgicaux occasionnels Elles pourraient ainsi être à l'origine de la plupart des EI De plus, le risque de développer une EI après un acte buccodentaire invasif n'ayant pas fait l'objet d'une antibioprophylaxie est extrêmement faible : 1/46 000 Une quantité importante d'antibiotique serait donc nécessaire pour prévenir un seul cas d'EI Pour les experts britanniques du NICE, la prophylaxie antibiotique de l'EI lors des gestes dentaires pourrait entraner un plus grand nombre de décès que la stratégie sans prophylaxie antibiotique Enfin et surtout, il semble que l'antibioprophylaxie ne soit pas le seul moyen de prévenir une EI Le maintien d'un état bucco-dentaire sain et d'une hygiène orale stricte réduirait significativement l'incidence des bactérié-mies quotidiennes La prévention de l'EI apparat encore et toujours néces-saire, et les conséquences de la restriction de l'antibioprophylaxie dans ce cadre doivent être impérativement surveillées En effet, si l'efficacité de l'antibioprophylaxie n'est pas éta-blie, son inefficacité n'est pas pour autant prouvée Cette a lack of knowledge of the respondents about the currently recommended management of patients at risk of EI, whether for the assessment of the risk of IE, its prevention or the follow-up of patients with predisposing cardiac conditions Practitioners were not aware of their lack of knowledge : 59% declared that they had a good or a very good knowledge of these guidelines, but only 13% correctly assessed the risk of developing IE, 3% really knew the allowed or contraindicated procedures in patients at risk of IE, and only 22% had an appropriate drug prescription plan In addition, there was a lack of the practitioners' compliance with the current guidelines Only 41% declared having modified their practice according to these guidelines and only 16% had adapted their frequencies Two major reasons for this lack of compliance were identified by this survey : the low level of scientific evidence to support these guidelines, and a huge evolution in the pathogenesis of IE Finally, three-quarters of the respondents still wrongly prescribed an antibiotic prophylaxis to patients with moderate risk of EI Nevertheless, comparing these results with those of two similar previous surveys in 1991 and 2001, the implementation of guidelines has globally improved in 20 years Conclusions : The compliance with the guidelines on management of patients at risk of IE could be improved The apparent stability of the incidence of oral streptococci IE in France since the reduction of the antibiotic prophylaxis indications in 2002 could reflect more the lack of the practitioners' compliance than a real efficacy of the current prevention strategies surveillance repose sur un suivi épidémiologique de l'EI associé à une évaluation de l'adhésion des professionnels de santé aux recommandations actuelles Les données disponibles dans ce domaine sont sporadiques et peu ciblées voire même inexistantes depuis la parution du référentiel en vigueur promu par l'Agence nationale de sécurité du médicament (ANSM, ex-Afssaps) en 2011 En conséquence, aucune conclusion n'est possible sur l'impact de ces recommandations sur l'épidémiologie de l'EI Cette étude a pour but d'évaluer le respect des recommandations de bonnes pratiques actuelles concernant l'antibioprophylaxie de l'EI par les chirurgiens-dentistes exerçant en France Elle a pour objectif secondaire d'identifier les vecteurs d'information professionnelle les plus performants, de manière à optimiser la formation continue des chirurgiens-dentistes Matériel et méthode Pour répondre à ces objectifs, une enquête d'évaluation des pratiques a été menée auprès des 12 000 chirurgiens-dentistes adhérents à l'Union française de santé bucco-dentaire (UFSBD ; EU : recommandations européennes de 2009 Il est possible de se faire une idée de la représentativité de cet échantillon en comparant le profil des répondants avec les données épidémiologiques nationales actuelles Il apparat que le sexe ratio H/F diffère (1 vs 1, 52) et que les praticiens de plus de 60 ans et les Franciliens sont sous-représentés dans cette enquête Sur les autres variables, l'échantillon de cette étude peut être considéré comme représentatif Prise en charge des patients à risque d'EI Il apparat que 94 % des chirurgiens-dentistes déclarent suivre des patients à risque d'EI, et que plus de la moitié des praticiens (53 %) prennent en charge des patients ayant déjà présenté une EI En moyenne, un chirurgien-dentiste voit 1, 4 patient prédisposé par mois ( 2, 3) et 15 par an ( 19, 4) Information des praticiens sur l'antibioprophylaxie de l'EI Bien que fréquemment confrontés à l'EI dans leur pratique quotidienne, seuls 57 % des chirurgiens-dentistes situent dans la décennie correcte la parution des recommandations actuelles publiées en septembre 2011 Plus d'un tiers des praticiens se réfère à des recommandations plus anciennes Parmi les moyens d'informations les plus cités par les répondants, la presse professionnelle arrive largement en tête avec 48 % des suffrages puis viennent ensuite les cours en faculté, Internet, les congrès et les symposiums avec chacun plus de 25 % des voix ) Évaluation des connaissances des recommandations La prise en charge des patients à risque d'EI peut se décomposer en trois étapes essentielles : évaluer, prévenir et Tableau I Profil des répondants et données nationales * 35 à 49 ans, * 50 à 59 ans surveiller Une évaluation objective des connaissances des praticiens sur chacun de ces aspects a été réalisée Évaluer En ce qui concerne l'évaluation du risque lié au terrain, le risque d'EI de certaines cardiopathies est correctement évalué par une grande majorité de praticiens Il s'agit des prothèses valvulaires (93 %), des antécédents d'EI (91 %), qui sont des cardiopathies à haut risque, et des pacemakers (73 %) et de l'hypertension artérielle (96 %) qui sont des cardiopathies non à risque Les autres pathologies cardiaques divisent l'opinion des praticiens avec un taux de concordance de réponses de 55 % à 61 % Par ailleurs, les valvulopathies sont incorrectement évaluées par la majorité des répondants en étant considérées, à tort, à haut risque d'EI (62 %) Au final, seuls 13 % des praticiens savent classer correctement toutes les cardiopathies à risque proposées dans l'enquête D'une façon globale, les praticiens associent correctement le risque d'EI et l'indication d'une antibioprophylaxie Comme attendu après le résultat précédent, les valvulopathies font l'objet d'une antibioprophylaxie injustifiée (dans 83 % des cas) Il est à noter que seuls 9 % des praticiens connaissent correctement toutes les cardiopathies nécessitant une antibioprophylaxie et celles qui n'en nécessitent pas En prenant en compte à la fois l'estimation du risque d'EI des cardiopathies et les indications de l'antibioprophylaxie, seulement 5 % des praticiens ayant participé à cette enquête ont un comportement conforme aux recommandations de bonne pratique actuelles La majorité des répondants connat la faisabilité de la plupart des gestes chez les patients à haut risque d'EI Les deux gestes les plus incorrectement perçus sont la chirurgie d'exérèse des lésions du tissu osseux et la pulpectomie sur dent pluriradiculée En ce qui concerne la première procédure, 62 % des praticiens s'abstiendraient de réaliser cet acte chirurgical (bien qu'il soit en réalité autorisé par le référentiel ANSM 2011), peut-être à cause de sa connotation très invasive Pour la seconde, 63 % des praticiens réaliseraient cet acte d'endodontie (en réalité contre-indiqué) dans la plupart des situations En effet, même si ce traitement peut à la rigueur s'envisager sur une prémolaire, certaines conditions sont requises La vitalité pulpaire doit être vérifiée, le traitement doit se faire sous digue, en une seule séance, avec un accès à la totalité de la lumière canalaire En ce qui concerne l'implantologie, seulement un peu plus d'un praticien sur deux pratiquerait cet acte chez un patient présentant une insuffisance mitrale (57 %) alors qu'il est bien autorisé selon les recommandations actuelles Il est à noter qu'un quart des praticiens (26 %) mettrait en place des implants chez un patient à haut risque d'EI chez qui ce geste est contre-indiqué En défi-nitive, seuls 3 % des praticiens connaissent l'ensemble des gestes dentaires autorisés ou contre-indiqués chez un patient à haut risque d'EI La nécessité d'une antibioprophylaxie avant la réalisation de divers actes bucco-dentaires chez un patient à haut risque d'EI a été ensuite investiguée Pour l'ensemble des gestes proposés, le choix de la majorité des répondants est conforme aux recommandations actuelles Les praticiens convergent avec plus de 85 % de réponses concordantes sauf pour les actes de préparations prothétiques (70 %), probablement car la distinction des actes hémorragiques dans ce domaine n'avait pas été faite dans le questionnaire Finalement, 52 % des chirurgiens-dentistes classent correctement tous les actes bucco-dentaires nécessitant une antibioprophylaxie Prévenir L'antibioprophylaxie de première intention, consiste pour 72 % des répondants en une administration unique d'antibiotique avant le geste Si la monothérapie et la molécule préco-nisée, l'amoxicilline, sont des messages qui ont bien été inté-grés par la profession, en revanche, la posologie d'amoxicilline est un point d'inadéquation majeur Plus d'un praticien sur deux adopte une posologie non conforme de 3 g au lieu des 2 g actuellement préconisés (51 %) Il s'agit d'un changement récent et les chirurgiens-dentistes n'ont eu qu'un an entre la publication des recommandations actuelles et la réalisation de cette enquête pour assimiler cette modification L'administration une heure avant le rendez-vous en une prise unique ne représente pas un point très discriminant Au total, 22 % des praticiens ont une prescription conforme en ce qui concerne les adultes Ce chiffre tombe à 9 % en prenant également en compte la posologie pédiatrique d'amoxicilline adéquate de 50 mg/kg En cas d'allergie à l'amoxicilline, la molécule recommandée est la clindamycine La majorité des praticiens (43 %) opte pour cet antibiotique, mais 31 % continuent à prescrire la pristinamycine bien qu'elle ne soit plus préconisée par les recommandations actuelles et que cette molécule ne possède plus l'autorisation de mise sur le marché (AMM) dans cette indication depuis juillet 2012 La vérification systématique de la prise de l'antibioprophylaxie avant d'effectuer un geste invasif chez un patient à haut risque est un réflexe pour la quasi-totalité des répondants (99 %) Lors du cas particulier des séances de soins répétées à courte distance nécessitant une antibioprophylaxie, un répondant sur deux opte pour une prescription au coup par coup, conformément aux recommandations actuelles, contre 21 % pour une administration continue Par ailleurs, 43 % des répondants continuent à espacer les séances d'au moins 10 jours bien que cela soit désormais inutile Il est à remarquer que la prescription de l'antibioprophylaxie de l'EI en pratique bucco-dentaire émane le plus souvent des chirurgiens-dentistes (73 %) mais la prescription éma-nant des cardiologues (20 %) n'est pas anecdotique La part de prescription résiduelle est assurée par les médecins géné-ralistes L'hygiène bucco-dentaire permet de prévenir efficacement l'EI Il s'agit du principal moyen de lutte contre les bactérié-mies spontanées Il faut savoir que l'existence même de ce type de bactériémies n'est connue que par environ un tiers des chirurgiens-dentistes (36 %) Parmi ces praticiens, seuls 21 % sont capables d'en donner une définition complète et correcte Elles sont engendrées par des actes quotidiens tels que le brossage et la mastication ; elles sont fréquentes et pourraient être impliquées dans un grand nombre d'EI d'origine bucco-dentaire L'antisepsie locale lors d'un soin susceptible d'être accompagné de saignement n'est systématique que pour 64 % des répondants alors qu'il s'agit d'une recommandation forte de l'ANSM La carte de prévention de l'EI est connue de 58 % des praticiens Il s'agit d'un moyen de diffusion des recommandations, puisque 15 % des praticiens ont appris grâce à elle la parution du dernier référentiel Les praticiens connaissant la carte sont plus nombreux à avoir une prescription conforme comparés à ceux qui ne la connaisse pas : 63 % versus 51 % Surveiller Le suivi des patients à risque d'EI est insuffisant, puisque seuls 63 % des chirurgiens-dentistes assurent une surveillance semestrielle de ces patients conformément à ce qui est préconisé Auto-évaluation des praticiens Il est intéressant de confronter l'évaluation objective des connaissances des praticiens à leur auto-évaluation 59 % des praticiens estiment avoir une bonne ou une très bonne connaissance sur le sujet, ce qui contraste avec les résultats objectifs décrits précédemment Application des recommandations Si 57 % des chirurgiens-dentistes sont au courant de la publication des dernières recommandations, ils ne sont que 41 % à déclarer avoir modifié leur pratique selon ce référentiel et 16 % à avoir adapté leur fréquence de prescription Ceci met en évidence un manque d'adhésion manifeste des praticiens à ces recommandations Les facteurs associés à l'application des recommandations de bonne pratique par le corps médical peuvent se répartir en trois groupes : les facteurs liés aux recommandations elles-mêmes, ceux liés au praticien et ceux liés à l'environnement Dans notre enquête, la référence aux recommandations professionnelles est le premier critère de choix de prescription de l'antibioprophylaxie Il a été évoqué par 90 % des praticiens Il faut souligner, au préalable, qu'un problème criant d'accessibilité au texte existe, puisque 57 % des praticiens ignorent comment procéder Les répondants semblent satisfaits du réfé-rentiel actuel que ce soit pour sa forme (clarté, concision, pré-sentation) ou son applicabilité En revanche, la qualité scientifique et l'exhaustivité sont plus discutées et pourraient être à l'origine de la non-observance de certains répondants En ce qui concerne le facteur praticien, 25 % des répondants évo-quent l'expérience personnelle comme un élément intervenant dans le choix de l'antibioprophylaxie En fait, sous ce facteur, plusieurs éléments sont regroupés à savoir : la connaissance et le respect des recommandations, la formation reçue, les caractéristiques démographiques et psychologiques Enfin, le facteur environnemental a été évoqué par 9 % des praticiens Il convient de distinguer l'environnement humain, principalement constitué des patients (4 %) et des autres professionnels de santé (3 %), de l'environnement organisationnel, le mode d'exercice en cabinet de groupe apparaissant comme étant plus fréquemment associé à une prescription conforme Discussion La première constatation qui s'impose est que près de 94 % des chirurgiens-dentistes exerçant en France déclarent suivre des patients à risque d'EI C'est légèrement plus qu'en 2001 (88 %) et nettement plus qu'en 1991 (53 %) Ce chiffre de 94 % ne reflète peut-être pas la réalité car l'un des biais possibles est que seuls les praticiens qui se sentaient concernés par l'enquête ont majoritairement répondu Néanmoins, cela souligne la pertinence de cette enquête et de ses consé-quences possibles sur la formation des chirurgiens-dentistes à propos de la prise en charge des sujets à risque d'EI La comparaison des résultats des enquêtes de pratiques réalisées en 1991, 2001, et 2012 permet de dégager des tendances temporelles sur quelques paramètres (Tab II) Dans l'intervalle séparant ces études, trois recommandations françaises sur la prophylaxie de l'EI ont été publiées En 21 ans, sur certains points, le comportement des chirurgiens-dentistes face à l'EI a notablement évolué En ce qui concerne l'évaluation du risque, la recherche d'antécédents cardiaques est plus systématique Pour ce qui est de la préven-tion de l'EI, la vérification de la prise de l'antibioprophylaxie avant de réaliser un geste invasif est de plus en plus fré-quente Le taux de prescription d'une antibioprophylaxie conforme a augmenté et les molécules de deuxième intention sont mieux connues Pour le suivi des patients à risque, le contrôle annuel est bien mieux observé En revanche, concernant l'appréciation des gestes à risque impliquant une antibioprophylaxie chez les patients à risque d'EI, aucun changement notable n'est observé (Tab III) Tableau II Évolution du comportement des praticiens * 2 g et 3 g acceptés Il est intéressant d'observer que la part de prescription de l'antibioprophylaxie de l'EI dans un cadre bucco-dentaire assurée par les cardiologues est de plus en plus importante depuis 21 ans (Tab IV) Il n'existe à ce jour aucune donnée disponible concernant le respect des recommandations de l'ANSM de 2011, restreintes à la pratique bucco-dentaire, ni du référentiel de la Société européenne de cardiologie (ESC) de 2009 par cette population médicale Néanmoins, cinq ans après la parution des recommandations de 2002 réalisées sous l'égide de la Société de pathologie infectieuse de langue française (SPILF) et avec la collaboration de la Société française de cardiologie (SFC), 80 % des cardiologues déclaraient être au courant de ce référentiel et 60 % déclaraient avoir modifié leur comportement de prescription en la matière Il est à remarquer qu'une récente étude britannique souligne des différences de comportement de prescription notables sur ce sujet entre chirurgiens-dentistes et cardiologues Il semble donc opportun de réaliser le même type d'enquête au sein de ces autres spécialités médicales en France Les deux principaux changements apportés par les recommandations publiées en 2011, à savoir l'absence d'antibioprophylaxie pour les cardiopathies à risque modéré et la diminution de posologie, constituent deux points d'inadéquation majeure au référentiel Il parat facile d'incriminer le délai d'un an séparant la parution des recommandations actuelles et la réalisation de l'enquête, mais le problème semble bien plus profond L'étude souligne, d'une part, un manque de connaissance des répondants sur la prise en charge préconisée actuellement des patients à risque d'EI, que ce soit pour l'éva-luation du risque d'EI, sa prévention ou le suivi des sujets pré-disposés D'autre part, elle met en avant un défaut global d'adhésion aux recommandations actuelles bien que les praticiens se déclarent correctement informés à une grande majorité De plus, il persiste un élément de confusion spécifique-ment de nature cardiologique En effet, s'il convient désormais du côté des chirurgiens-dentistes de ne distinguer que deux catégories de patients vis-à-vis du risque d'EI lors des soins bucco-dentaires, du côté des cardiologues la classification des cardiopathies en trois catégories (risque faible, risque modéré, haut risque) continue d'être utilisée car elle a d'autres implications sur le plan thérapeutique Deux facteurs majeurs d'échappement à l'application des recommandations ont été identifiés par cette enquête Le premier concerne leur faible niveau de preuve scientifique En effet, les référentiels sur l'antibioprophylaxie de l'EI sont essentiellement basés sur des avis d'experts et sont loin d'être unanimes Une partie du manque d'adhésion aux recommandations en la matière est peut-être à rechercher dans les controverses autour de la pertinence de la prophylaxie antibiotique Le deuxième facteur est relatif à l'appropriation de ces recommandations par les praticiens auxquels elles sont destinées La pathogenèse de l'EI a connu de profonds changements ces dernières années, et les deux tiers des chirurgiens-dentistes ignorent l'existence des bactériémies spontanées, pierre angulaire de la justification de la réduction du champ d'application de l'antibioprophylaxie Or, il a été montré que les praticiens qui comprennent certains principes de la physiopathologie qui sous-tendent les recommandations sont plus à même de se les approprier et donc de les appliquer Par ailleurs, il est très probable que la prescription injustifiée d'une antibioprophylaxie au regard d'une cardiopathie non significativement prédisposante soit maintenue par un grand nombre par peur de la survenue d'une EI On ne sait jamais Il s'agit d'un facteur de surprescription sans doute non négligeable Cette appréhension n'est pas rationnelle, puisque pour certains experts la prophylaxie antibiotique de l'EI lors des gestes dentaires pourrait même entraner un plus grand nombre de décès, du fait d'une anaphylaxie fatale, que la stratégie sans prophylaxie antibiotique Il est d'ailleurs à déplorer que selon la présente étude, seuls 53 % des chirurgiens-dentistes soient conscients des effets indési-rables de ces agents anti-infectieux Et ils sont encore moins nombreux, 19 %, à penser qu'ils puissent être à l'origine du décès d'un patient, dans ces circonstances de prescription Ce manque de respect des recommandations sur l'antibioprophylaxie de l'EI par des professionnels de santé n'est pas dénué de conséquences Il est à l'origine de risques médicaux, écologiques, économiques mais il freine également de manière considérable l'acquisition de nouvelles données scientifiques sur le sujet Étant donné que les trois quarts des répondants continuent à prescrire une antibioprophylaxie de l'EI sur des cardiopathies à risque modéré, il semble difficile d'évaluer l'efficacité des stratégies de prévention actuelles en se basant uniquement sur l'épidémiologie de l'EI Les recommandations sont insuffisamment appliquées et trois types de facteurs explicatifs permettent de dégager Tableau IV Évolution du type de prescripteurs de l'antibioprophylaxie de l'EI lors de soins bucco-dentaires , et/ou à l'aide d'un récapitu-latif des points essentiels à aborder par le praticien , est à retenir Par ailleurs, la promotion de la carte de prophylaxie de l'EI doit être poursuivie Les résultats de cette enquête sont cependant à prendre avec précaution compte tenu de certaines limites : -bien qu'il s'agisse de la plus large enquête de pratique sur ce sujet à ce jour, le taux de participation peut paratre relativement faible (8 %) ; -les répondants pourraient avoir une meilleure connaissance des recommandations que les non-participants, et la diffusion par Internet est susceptible d'avoir induit un biais de sélection même si la profession montre un important taux d'informatisation Malgré tout, l'échantillon semble plutôt représentatif de la population des chirurgiens-dentistes exerçant en France ; -une proportion importante de chirurgiens-dentistes ayant commencé l'enquête ne l'a pas achevé (40 %) La longueur du questionnaire est probablement en cause, mais d'autres raisons peuvent être évoquées telles que le manque de motivation, de connaissances ou des difficultés de compré-hension ; -enfin, il s'agit d'une étude déclarative Un décalage est susceptible d'exister entre pratiques déclarées et pratiques réelles Cependant, il est peu probable que les praticiens qui ne connaissent pas les recommandations aient une prescription adaptée et, en conséquence, le biais de décla-ration peut donc être considéré comme mineur Par ailleurs, un des avantages du questionnaire est de pouvoir également appréhender certains facteurs explicatifs et de dégager des pistes d'amélioration Malgré ces limites, cette étude unique en son genre apporte des informations nouvelles et essentielles sur les connaissances et l'adhésion des chirurgiens-dentistes exerçant en France aux recommandations actuelles ciblées de l'antibioprophylaxie de l'EI Conclusion Même si le comportement des chirurgiens-dentistes exerçant en France s'est amélioré sur ces vingt dernières années, les recommandations actuelles de bonnes pratiques de l'antibioprophylaxie de l'EI demeurent insuffisamment appliquées L'apparente stabilité des EI observée en France depuis la réduction du champ d'application de l'antibioprophylaxie en 2002 pourrait en fait davantage refléter le manque d'adhé-sion des praticiens que l'efficacité réelle des stratégies de pré-vention actuelles Il apparat donc important de continuer à améliorer la formation des chirurgiens-dentistes et des cardiologues sur ce sujet et d'évaluer régulièrement leur comportement de prescription en la matière avant d'en inférer quoi que ce soit concernant l'épidémiologie de l'EI en France Conflits d'intérêt : aucun Références | ISTEX | Scientific |
Propriétés vaccinantes de la toxine R2 du bacille typhique | WMT16 | Scientific |
Prévention et traitement de l'anémie de la grossesse et du post-partum | WMT16 | Scientific |
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Le phénylpropionate de norandrosténolone ; doses élevées et leurs effets secondaires | WMT16 | Scientific |
Cela conduira également à une demande accrue au niveau des autorités nationales compétentes des États membres pour fournir les compétences nécessaires dans ces domaines scientifiques. | EMEA_V3 | Medicinal |
Quelles stratégies de transplantation dans l'hyperoxalurie primitive de type 1 ? | WMT16 | Scientific |
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Évolution d'enfants TSDL : à propos de 3 cas d'enfants : études longitudinales Mélanie Estivals To cite this version : Mélanie Estivals. Évolution d'enfants TSDL : à propos de 3 cas d'enfants : études longitudinales. Médecine humaine et pathologie. 2011. dumas-01516360 HAL Id : dumas-01516360 Submitted on 30 Apr 2017 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. O O O O O | HAL | Scientific |
Abréviations Introduction L'os malaire (ou os zygomatique) peut être conçu comme le pare-choc naturel latéral de la face Il est fréquemment impliqué dans les traumatismes, car exposé aux chocs directs La prise en charge des fractures de l'os zygomatique est sujet à controverses De nombreuses études ont été consacrées à son épidémiologie, ses formes anatomocliniques, les modalités de son traitement et les éventuelles complications Cependant, à ce jour, aucune série tunisienne ou même nord-africaine n'a été publiée sur ce sujet Le but de cette étude est ainsi d'exposer les particularités épidémiologiques, cliniques, thérapeutiques et évolutives de cette fracture en Tunisie Matériel et méthodes Nous avons recensé de manière rétrospective l'ensemble des dossiers des patients ayant présenté une fracture de l'os zygomatique entre janvier 1995 et décembre 2004, pris en charge dans le service de chirurgie maxillofaciale et plastique de l'hôpital Charles-Nicolle de Tunis Nous avons inclus dans cette étude les cas opérés, selon des indications fonctionnelles et/ou morphologiques Les données retenues sont l'âge, le sexe, le site des fractures, le traitement et les séquelles La classification utilisée est celle décrite par Zingg et al , divisant les fractures en trois catégories : catégorie A fracture isolée de l'un des trois processus de l'os malaire : le processus temporal A1 formant l'arcade zygomatique, le processus frontal A2 formant le rebord orbitaire latéral ; le processus maxillaire A3 formant la margelle infraorbitaire ; catégorie B fracture-disjonction de l'os malaire ; les quatre attaches faciales du malaire sont fracturées et l'os est ainsi totalement disjoint ; catégorie C fracture comminutive de l'os malaire associant une comminution malaire aux lésions de la catégorie B La procédure diagnostique et l'exploration de tous les patients de la série, selon des données cliniques et radiologiques, étaient similaires Les clichés Blondeau et Hirtz étaient systématiques (sauf contre-indication) La tomodensitométrie était réalisée en cas de fracture complexe de la face, fracture craniofaciale ou suspicion d'une fracture associée du plancher de l'orbite L'indication opératoire était posée selon la nature du déplacement osseux et en fonction des complications fonctionnelles et/ou esthétiques Résultats Épidémiologie Parmi les 1100 patients pris en charge pour traumatisme facial dans le service durant cette période de dix ans, 356 ont présenté au moins une fracture de l'un des deux os malaires La répartition selon le sexe montre une prédominance masculine avec un sexe-ratio de 9/1 L'âge des patients s'étend de dix à 78ans, avec une moyenne de 32ans et un écart-type de 12, 2ans La tranche d'âge la plus fréquemment touchée est celle de 20 à 30ans Les accidents de la voie publique (AVP) sont l'étiologie principale de ces fractures avec 31 % des cas ; viennent ensuite les actes de violence, constituant 27 % des cas, puis les accidents domestiques, responsables de 20 % de ces fractures Les mois d'août, septembre, juin et juillet sont les périodes de plus grande occurrence des fractures zygomatiques La période la plus calme a été le mois de décembre Clinique Nos patients consultent en moyenne 24heures après leur traumatisme Les signes cliniques les plus fréquents sont résumés dans le L'indication opératoire a été posée en raison d'une atteinte morphologique isolée pour 33 % des patients, en raison de répercussions fonctionnelles isolées (limitation de l'ouverture buccale, troubles sensitifs du V2 ou limitation de l'ouverture buccale) pour 12 % des sujets, et en raison de la combinaison de ces deux indications dans 55 % des cas Ils sont hospitalisés en moyenne 3, 94 jours après leur consultation L'intervention se déroule le plus souvent au troisième jour d'hospitalisation et les malades sont sortants à j1 postopératoire dans la majorité des cas Topographie des traits de fracture Les 356 patients de notre série ont présenté 363 traits de fractures La répartition de ces fractures est représentée dans le La fracture type B de l'os malaire est le type le plus fréquent (43, 7 %) La catégorie A1 regroupe ensuite 34, 53 % des cas Le côté gauche (51, 81 %) est légèrement plus atteint que le côté droit (48, 18 %) Sept de nos 356 patients présentaient une fracture bilatérale de l'os zygomatique : trois cas de fracture-disjonction bilatérale, deux cas de fracture comminutive bilatérale, un cas de fracture-disjonction gauche et fracture comminutive droite et un cas de fracture de l'arcade zygomatique gauche avec fracture-disjonction droite Sur les 365 patients de notre série, 88 (24, 7 %) présentaient une association de deux ou plusieurs factures faciales Ces associations sont résumées dans le ; la plus fréquente est celle d'une fracture mandibulaire et d'une fracture de l'os malaire Traitement Dans les cas de fractures de l'arcade zygomatique (type A1), la réduction transcutanée au crochet de Ginestet a été utilisée pour 115 patients, soit 92, 7 % des sujets Deux patients ont bénéficié d'une réduction par voie vestibulaire au poussoir de Terrier Un seul cas a nécessité l'association des deux moyens de réduction La réduction n'a pas été nécessaire chez six patients présentant des fractures de l'arcade zygomatique non déplacées ; l'indication opératoire chez ces patients a été posée devant l'association à d'autres fractures maxillofaciales Aucun de nos patients n'a eu de contention Dans les cas de fractures-disjonction (type B), la réduction a été réalisée au crochet de Ginestet pour 65 patients, soit 41, 4 % des sujets Pour 48 de ces patients (30, 5 %), cette réduction était stable et ne nécessitait pas de contention Le poussoir de Terrier a été utilisé chez 48 patients, soit 30, 5 % des cas Parmi ces derniers, 16 cas (10, 2 %) n'ont pas nécessité de contention Ainsi, chez 64 patients, soit 40, 7 % des cas, la réduction par crochet ou au poussoir a été stable et aucun moyen de contention n'a été utilisé La contention de l'os malaire après réduction sanglante a été réalisée chez 76 patients, soit 48, 4 % des cas Pour traiter ces patients, nous avons réalisé 131 ostéosynthèses Les sites d'ostéosynthèse et les moyens mis en œuvre sont résumés dans le La répartition des sites d'ostéosynthèse est donnée dans le et leur nombre sur la Parmi les 157 cas de fracture de catégorie B, 17 fractures associées à d'autres fractures maxillofaciales n'ont pas été traitées car elles étaient non déplacées et n'entranant aucune gène fonctionnelle Pour les fractures comminutives de l'os malaire (type C), une réduction au crochet de Ginestet a été réalisée chez 11 patients (15, 27 %) L'acte opératoire s'est résumé à cette réduction chez huit patients (11, 11 %) La réduction sanglante a été pratiquée chez 46 patients Quatre d'entre eux n'ont pas nécessité de contention Cette contention a, en revanche, été appliquée à 42 patients, soit 58, 33 % des sujets Dans ces cas, nous avons réalisé 76 ostéosynthèses Les sites d'ostéosynthèse et les moyens mis en œuvre sont donnés dans le Ainsi, pour 22, 2 % des fractures type C, un seul site d'ostéosynthèse était suffisant : à 11, 1 % sur le cintre maxillomalaire (CMM) et à 11, 1 % également sur la margelle infraorbitaire (MOI) ; 26, 4 % des cas ont nécessité deux sites de contention répartis entre : 16, 1 % MOI CMM ; 5, 56 % MOI apophyse frontomalaire (AFM) ; 4, 17 % CMM AFM Enfin, 9, 72 % ont eu une contention sur trois sites : MIO CMM AFM La répartition des sites d'ostéosynthèses est résumée dans le Parmi les 72 patients présentant une fracture type C, 18 fractures associées à d'autres fractures maxillofaciales n'ont pas été traitées car elles étaient non déplacées et n'entranaient aucune gène fonctionnelle Parmi les cinq patients présentant une fracture de la paroi latérale de l'orbite de type A2, un seul a bénéficié d'une ostéosynthèse, alors que trois patients présentant une fracture de la margelle infraorbitaire de type A3 ont eu une ostéosynthèse Dans ces quatre cas, la contention a été réalisée au fil d'acier Séquelles des traumatismes de l'os zygomatique Le recul moyen est de neuf mois avec des extrêmes variant de trois mois à 24 mois L'hypoesthésie dans le territoire du nerf infraorbitaire est constatée dans 8, 7 % des sujets de la série ; il s'agit ainsi de la séquelle la plus fréquente des traumatismes malaires Cinq patients ont présenté une amaurose unilatérale, par lésion oculaire directe chez quatre d'entre eux et par atrophie optique pour un patient Ces séquelles sont résumées dans le Discussion Épidémiologie Nos résultats obéissent aux règles habituelles de la traumatologie faciale : l'homme jeune, de 30ans en moyenne, en est la victime privilégiée La tranche d'âge la plus touchée par la traumatologie de la face est celle des 20 à 30ans Cette population est en effet plus exposée aux conduites à risques lors d'activités sportives et automobiles, et plus impliquée dans les actes de violence Au Japon , la tranche d'âge la plus touchée par ces traumatismes est même encore plus jeune : entre dix et 20ans La cause principale de ces fractures est le choc direct et violent sur la pommette Les AVP (31 %) sont les plus incriminés dans notre série, alors qu'ils viennent en troisième position, après les rixes et les accidents de sport dans l'étude de Tadj et Kimble Clinique Les signes cliniques varient entre autres en fonction de la violence du traumatisme, des lésions associées, du délai de prise en charge et de l'importance de l'œdème Une fracture malaire doit être suspectée devant un affaissement de la pommette, un coup de hache en regard de l'arcade zygomatique, une limitation de l'ouverture buccale ou un trouble de la sensibilité sous-orbitaire ; ces signes sont d'ailleurs ceux fréquemment retrouvés dans notre série Répartition topographique des traits de fracture La fracture-disjonction est la lésion la plus fréquente de notre étude Ce résultat est retrouvé dans la littérature En effet, l'os malaire lui-même casse rarement (type C de Zingg) et ce sont plutôt ses attaches qui se fracturent, entranant un déplacement postérieur et latéral de l'ensemble de l'os La fracture-disjonction malaire est par ailleurs la fracture la plus commune de l'étage moyen de la face de 22 à 65, 3 % et représente 53 à 80 % de fractures malaires Comme cette fracture (type B) intéresse les quatre attaches de l'os malaire, il est important pour son traitement de bien apprécier le déplacement tridimensionnel de l'os, mieux exploré par une tomodensitométrie Les fractures du malaire gauche sont plus fréquentes que les fractures droites, dans notre étude comme dans la littérature Ce résultat s'explique par le grand nombre de fractures survenant lors de rixes ou d'agressions par coup de poing, les responsables du traumatisme étant, comme dans la population générale, plus souvent droitiers que gauchers L'arcade zygomatique forme un contrefort latéral très exposé lors d'un choc facial latéral Sa fracture (type A2) survient après un choc centripète et compte un, deux ou trois traits C'est la deuxième fracture la plus fréquente de l'os malaire après la fracture-disjonction Dans notre série, elle représente 34, 53 % des fractures malaires Les fractures de type C de Zingg sont peu fréquentes Ainsi, les fractures du corps du malaire sont rares et résultent d'un choc nécessairement violent Elles présentent un trait oblique en bas et en dehors Les fractures comminutives sont peu fréquentes également et sont formées de nombreux traits siégeant sur les attaches et le corps de l'os zygomatique Ces fractures de type C sont les troisièmes les plus fréquentes de notre série, avec 20 % des cas Dans la littérature, elles représentent 6 à 41 % des lésions Les fractures isolées de la margelle infraorbitaire et de la paroi latérale de l'orbite sont exceptionnelles 1, 38 % de nos patients Dans la série de Tadj et Kimble , elles représentent respectivement 6, 3 et 10, 4 % des cas En dehors des cas de disjonction crâniofaciale, les fractures bilatérales de l'os malaire sont peu communes : 1, 96 % dans notre série et 9, 3 % dans celle d'Ugboko Pour produire une telle fracture, le traumatisme doit concerner les deux malaires tout en épargnant la région centrofaciale, ce qui explique leur rareté L'association fracturaire la plus fréquente de notre série était : fracture malaire plus fracture mandibulaire, tout comme pour Schn et al Traitement Dans le cas des fractures isolées de l'arcade zygomatique (A1), la réduction orthopédique au crochet de Ginestet a été suffisante dans 92, 7 % des cas de notre série Le cas particulier des fractures en W, qui peuvent rester instables après réduction au crochet, peut nécessiter l'utilisation de certaines techniques de contention ou de cerclage externe Les fractures A2 et A3 sont en général stables et ne nécessitent pas de réduction Cependant, la tendance actuelle dans leur traitement évolue vers la réduction sanglante et l'ostéosynthèse, en raison d'études rapportant le mauvais résultat de réductions fermées En revanche, les fractures C sont dans la majorité des cas instables et imposent une réduction chirurgicale Le principal problème est posé par les fractures B, et plusieurs attitudes ont été proposées dans la littérature, de la simple réduction percutanée à l'ostéosynthèse sur les trois attaches du malaire L'attitude préconisée dans notre service, et que nous avons présentée au cours du XLI e et II e Congrès français et du deuxième Congrès international francophone de stomatologie et chirurgie maxillofaciale, est résumée dans les En cas d'indication opératoire purement morphologique, le traitement peut se résumer à une simple réduction au crochet de Ginestet ou au poussoir de Terrier, après abord vestibulaire En cas d'instabilité, la réduction sanglante s'impose ; la synthèse se fait alors au fil d'acier au niveau de deux attaches minimum, ou de plaques miniaturisées vissées pour la contention d'une attache ou plus En revanche, si l'indication opératoire est fonctionnelle, les voies d'abord de ces fractures doivent permettre une exploration correcte du plancher de l'orbite, avec une éventuelle désincarcération musculaire et un contrôle du nerf sous-orbitaire Elles doivent en effet permettre une réduction correcte sous contrôle de la vue, une vérification de la stabilité des fragments et une ostéosynthèse stable Selon Esnault et al , le meilleur compromis chirurgical est l'association d'une voie d'abord palpébrale, infraciliaire ou infrapalpébrale et d'une voie d'abord orbitaire externe, permettant de visualiser la suture frontomalaire La voie vestibulaire ne sera pratiquée que dans les fractures instables, pour fixer le pied de la console zygomatique Dans notre pratique, pour accéder à la région palpébrale, nous avons utilisé une voie infraciliaire, associée à un abord vestibulaire pour contrôler le cintre zygomatomaxillaire En effet, ce dernier agit comme un antagoniste à la traction du muscle masséter et forme l'un des supports structuraux principaux de l'os zygomatique La voie sous-ciliaire est la voie d'abord palpébrale la plus pourvoyeuse d'ectropion, jusqu'à 20 % des cas dans certaines séries Cette complication n'est survenue que pour 1, 2 % de nos patients Séquelles des traumatismes malaires Les séquelles après fracture du malaire peuvent être fonctionnelles et/ou morphologiques Les séquelles fonctionnelles comprennent : une baisse de l'acuité visuelle et une cécité, le déficit du champ visuel, une diplopie, des atteintes des annexes oculaires, des lésions du nerf infraorbitaire Les séquelles morphologiques regroupent : des enophtalmies et des exophtalmies, une éviscération et/ou une énucléation, une dystopie du cadre orbitaire, des lésions du rideau palpébral, un effacement de la pommette Les séquelles ophtalmologiques sont les plus graves et dépendent de la rapidité de la prise en charge chirurgicale Elles ne peuvent être prévenues ou limitées que par la mise en œuvre en urgence de gestes de réparation du globe en cas de contusions ouvertes , de réduction en cas de fractures menaçant les structures apicales de l'orbite et de drainage en cas d'hématome intra-orbitaire menaçant L'incidence d'une diplopie persistante, résiduelle ou induite par le traitement, est de 1, 9 % dans notre série Dans la littérature, cette fréquence varie de 2 à 15 % Les enophtalmies par déplacement des parois osseuses de la cavité orbitaire sont de traitement difficile et doivent à tout prix être prévenues par une prise en charge chirurgicale initiale adaptée Les séquelles neurologiques représentent également un enjeu majeur ; il nous semble important de mettre l'accent sur la fréquence de survenue et la persistance de troubles sensitifs dans le territoire infraorbitaire, quel que soit le traitement appliqué Ces séquelles ont été notées chez 8, 7 % de nos patients contre 3, 4 % dans la série de Brasileiro et Prassi Leur pronostic est difficile à établir, tant pour leur intensité que pour leurs modalités évolutives Le praticien, souvent démuni devant cette séquelle, tend à la négliger Néanmoins, outre l'enjeu médicolégal qui impose la recherche et le signalement de l'hypoesthésie avant tout traitement, le véritable problème est celui de son traitement Dans l'état actuel des connaissances, la seule récupération ne peut malheureusement survenir que spontanément Conclusion À la lumière de cette étude, et malgré ses limites inhérentes à la méthode même (étude rétrospective, patients opérés par des chirurgiens différents, recul moyen relativement faible), il nous semble possible d'insister sur un certain nombre de constatations, tant sur le plan épidémiologique que sur le plan thérapeutique : nos résultats obéissent aux lois générales de la traumatologie faciale La population des traumatisés est typiquement représentée par des sujets jeunes, de sexe masculin victime d'un AVP ou d'une agression Malgré le manque de moyen, l'arsenal thérapeutique classique reste toujours d'actualité et donne des résultats acceptables comme le montre notre expérience Les nouvelles possibilités thérapeutiques doivent rendre le chirurgien maxillofacial encore plus exigeant que par le passé dans la recherche de la restitution intégrale des fonctions et de l'esthétique du blessé. | ISTEX | Scientific |
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Introduction Les voies d'abord antérieures du thorax sont les voies d'abord d'élection de la chirurgie médiastinale, de la chirurgie cardiaque et des transplantations pulmonaire et cardiopulmonaire La thoracotomie postérolatérale a toujours été considérée comme la voie d'élection de la chirurgie pulmonaire Pour la chirurgie cardiovasculaire, la bithoracotomie avec sternotomie transversale était initialement la voie d'abord d'élection Celle-ci allait être supplantée secondairement par la sternotomie sous l'impulsion de Julian en 1957 L'apport de la technique vidéoassistée autour des années 1990 allait faire évoluer les conceptions concernant les voies d'abord avec, en particulier, une attention au délabrement pariétal La bithoracotomie avec sternotomie transversale allait réapparatre avec les véritables débuts de la transplantation pulmonaire autour des années 1990 sous l'impulsion de Cooper Elle permet un meilleur accès à l'ensemble des deux cavités pleurales Sternotomie Historique La sternotomie est apparue en 1957, introduite par Julian , après la bithoracotomie avec sternotomie transversale qu'elle a remplacée comme voie d'abord préférentielle et de référence pour la chirurgie cardiaque La section sternale se faisait au sternotome à frapper au maillet, de haut en bas L'incision ainsi obtenue était très irrégulière et l'ouverture pleurale accidentelle plus fréquente Technique Installation Le patient est installé en décubitus dorsal avec un coussin sous les omoplates de manière à dégager la fourchette sternale au prix d'une extension modérée du cou Les bras sont, soit allongés le long du flanc, soit en abduction à angle droit sur un appui-bras, afin de faciliter la manipulation des voies artérielle et veineuse directes Le champ opératoire doit comprendre toute la face antérieure du thorax, avec un élargissement possible vers la région cervicale et/ou axillaire afin de permettre la mise en place d'un drainage thoracique ou médiastinal L'opérateur droitier est positionné à droite du patient, son premier aide en face de lui et l'instrumentiste à sa droite Ouverture Incision cutanée Elle est classiquement verticale et médiane : elle commence 1 à 2 cm sous la fourchette sternale (afin de ne pas apparatre à la base du cou) et descend en regard ou 1 cm sous l'appendice xiphoïde Plan sous-cutané prépériosté La section des plans sous-cutanés se fait au bistouri électrique sur le mode coagulation en veillant à rester sur la ligne médiane, zone la moins vascularisée entre les attaches sternales des muscles grands pectoraux La coagulation doit être effectuée avec insistance sur le périoste qui est très richement vascularisé Il n'est pas rare d'avoir à inciser quelques fibres musculaires les plus internes des muscles grands pectoraux qui s'entrecroisent au niveau de la ligne médiane En haut, le bord supérieur du manubrium sternal est dégagé en soulevant, grâce à un écarteur de Farabeuf, l'extrémité supérieure de l'incision cutanée Il existe constamment une veine transversale réunissant les deux veines jugulaires antérieures et cheminant au contact du bord supérieur du manubrium devant les muscles sous-hyoïdiens Cette veine est refoulée par le doigt de l'opérateur pendant la coagulation du périoste au bord supérieur du manubrium La section entre deux ligatures ou la coagulation de cette veine n'est pas toujours nécessaire La coagulation au bistouri électrique est poursuivie au contact du bord postérosupérieur du manubrium pour sectionner le ligament interclaviculaire Il s'agit d'un ligament épais et fibreux au contact du sternum qu'il est nécessaire de sectionner pour pouvoir dégager la face postérieure du manubrium La section de ce ligament permet à l'opérateur de glisser son index en arrière du sternum pour refouler le tronc veineux innominé et préparer la section sternale En bas, les tissus sont sectionnés jusqu'au contact périosté Le bord inférieur et postérieur de l'appendice xiphoïde n'a pas besoin d'être dégagé pour une première sternotomie Il existe constamment à la base de l'appendice xiphoïde, sur sa face antérieure, une grosse veine transversale dont l'hémostase se fait à la pince coagulante mais pour laquelle une suture au fil peut parfois être nécessaire Section du sternum La section du sternum peut être effectuée, soit à la scie sauteuse, soit à la scie oscillante ; cependant, le sternotome à frapper (sternotome de Lesch) peut toujours être utilisé en leur absence Section à la scie sauteuse C'est le sternotome actuellement le plus fréquemment utilisé pour une première sternotomie L'extrémité terminale est protégée par un renfort mousse ( bec protecteur ) destiné à suivre la table interne de la palette sternale Il est habituel de demander à l'anesthésiste d'arrêter momentanément la ventilation pendant la section sternale pour théoriquement éviter d'ouvrir les cavités pleurales La section sternale est réalisée généralement de haut en bas d'un seul tenant Pour cela, le bec protecteur du sternotome est glissé sous le bord supérieur du manubrium sternal L'opérateur applique une traction vers le zénith pour garder le bec au contact du sternum et vers la xiphoïde Section à la scie oscillante Elle est utilisée pour une réintervention responsable d'adhérence cicatricielle rétrosternale Le risque est surtout la déchirure du ventricule droit possiblement adhérent à la table interne du sternum La scie oscillante permet d'effectuer une section sternale progressive antéropostérieure de la table externe vers la table interne en respectant les parties molles sous-jacentes, puis de dégager progressivement les tissus médiastinaux fixés en arrière du sternum avant l'écartement des deux fragments sternaux Hémostase des tranches sternales Il existe constamment un saignement assez abondant venant des vaisseaux cheminant dans le plan périosté des tables interne et externe Une compresse dépliée est glissée en arrière du sternum entre les deux berges sternales pour assécher le champ opératoire L'hémostase est réalisée préférentiellement au bistouri électrique L'exposition de chaque berge sternale est effectuée par l'aide au moyen de deux écarteurs de Farabeuf L'application de cire de Horsley assure un complément d'hémostase du saignement provenant du tissu osseux spongieux sternal On veille à utiliser le moins de cire possible de manière à ne pas favoriser l'apparition d'une pseudarthrose sternale Les deux berges de l'incision sont protégées par des champs de bordure avant de positionner l'écarteur sternal Écartement sternal Un écarteur sternal à crémaillère permet une ouverture progressive La présence de valves amovibles de différentes tailles est un bon critère de choix de l'écarteur car cela permet de moduler la profondeur de l'écarteur selon l'épaisseur de la paroi L'utilisation de valves aussi larges que possible permet, en répartissant les forces de traction, d'éviter une fracture au niveau des appuis de l'écarteur En regard du manubrium, la section de fibres musculaires entrecroisant les deux chefs sternaux des muscles sterno-cléido-hyoïdiens et sternothyroïdiens et des éléments fibreux interclaviculaires permet de diminuer les dernières forces de rétraction pour l'écartement sternal Fermeture Drainage Un drainage rétrosternal par un système aspiratif (drain de Redon) est le drainage habituel après sternotomie Il permet d'évacuer les suintements sérosanglants émanant des berges osseuses ou des points de ponction osseux Le drain de Redon est sorti préférentiellement sous l'appendice xiphoïde, dans le prolongement de l'incision cutanée Fermeture proprement dite Une impaction des deux berges sternales, immobiles, insensibles aux variations de pression intrathoracique est l'objectif à atteindre pour éviter la pseudarthrose et/ou l'ostéite sternale Plusieurs matériaux de contention sternale et plusieurs techniques de laçage sternal ont été utilisés et évalués Il est unanimement admis que les fils d'acier constituent le matériau de choix Le laçage par points séparés de fil d'acier est la technique la plus simple et la plus utilisée Au moins six points séparés sont nécessaires pour faire obstacle à la force d'écartement développée lors d'un effort de toux, force estimée à 150 kg, soit 25 kg par fil Les fils d'acier sont d'abord passés du manubrium vers la xiphoïde et laissés sans être noués, chaque brin sur une pince forte type pince de Kocher On vérifie que le drain de Redon situé derrière le sternum n'a pas malencontreusement glissé sous un des fils d'acier Le rapprochement des berges sternales est réalisé par traction sur trois paires de pinces en vis-à-vis Les fils sont noués progressivement par l'opérateur par laçage L'impaction sternale est effectuée par serrage des fils à la pince forte En présence d'un sternum fragilisé (ostéoporose, sternotomie itérative), les fils d'acier ont tendance à sectionner transversalement le sternum au moment du serrage Plusieurs artifices peuvent être utilisés : la technique de laçage du sternum proposée par Robicsek et al est la plus adaptée Dans cette situation, les fils d'acier prennent appui sur un laçage latéral du sternum par des fils d'acier passés çà et là autour des articulations sternochondrales Un surjet de fil résorbable (décimal 0) s'appuyant sur le périoste permet le rapprochement des muscles pectoraux et contribue également à la stabilité du rapprochement sternal Le plan sous-cutané est rapproché par un surjet de fil résorbable (décimal 00) La fermeture cutanée est réalisée selon les habitudes (surjet intradermique ou fil non résorbable) mais l'utilisation d'agrafes est à déconseiller car une fermeture cutanée aux agrafes est plus longue à libérer en cas de nécessité de reprise en urgence Extensions possibles Cervicotomie La sternotomie peut être prolongée vers le haut par une cervicotomie présterno-cléido-mastoïdienne ou par une cervicotomie arciforme Cette large voie d'abord peut se justifier pour toute pathologie cervicothoracique (goitre plongeant, chirurgie aortique étendue aux vaisseaux supra-aortiques, lymphangiome kystique. ) Laparotomie La sternolaparotomie médiane est la voie d'abord habituelle d'un prélèvement multiorganes chez un sujet en coma dépassé Par ailleurs, cette association peut se justifier pour aborder la veine cave inférieure rétrohépatique Thoracotomie C'est la sternotomie partielle avec thoracotomie antérolatérale ( hemiclamshell des Anglo-Saxons) qui est décrite ci-dessous Variantes Autres incisions cutanées Pour des raisons septiques ou esthétiques, l'incision cutanée médiane est remplacée par une incision cutanée en T ou en verre de champagne Elle associe une partie arciforme à concavité supérieure dont le fond de la courbe est en regard de l'angle de Louis, et une partie verticale médiane rejoignant la précédente et se prolongeant sur quelques centimètres jusqu'à l'appendice xiphoïde Cela nécessite un décollement du lambeau supérieur dans un plan sous-aponévrotique pour rejoindre le bord supérieur du manubrium sternal Cette incision cutanée en T est impérative en présence d'une trachéotomie préexistante En effet, dans ce cas, il est impératif d'éloigner l'incision de la trachéotomie, ce qui diminue le risque d'ostéite postopératoire Elle peut être délibérément préférée pour laisser le décolleté libre de cicatrice chez la femme Cet artifice doit cependant être évité en présence d'une forte poitrine car le poids des seins aura pour conséquence un élargissement de la cicatrice Sternotomies itératives Le danger et la difficulté sont liés aux adhérences possibles entre la face postérieure du sternum et le ventricule droit, surtout si la péricardotomie précédente n'a pas été refermée Dans ce cas, la section sternale est effectuée de bas en haut, pas à pas, après libération progressive aux ciseaux des adhérences La nouvelle incision cutanée est prolongée plus bas que la précédente de manière à libérer complètement l'appendice xiphoïde Celle-ci sera alors contournée puis soulevée pour l'amorce de cette libération de bas en haut La section sternale est faite en règle à la scie oscillante après ablation des anciens fils d'acier Si des adhérences importantes sont prévues, il est de règle de préparer un abord inguinal pour permettre une canulation fémorale Manubriotomie ou sternotomie médiane partielle haute Elle est réalisée en général pour compléter une cervicotomie afin d'élargir la filière cervicothoracique et procéder à l'accouchement d'une tumeur cervicale à prolongement intrathoracique (goitre plongeant, curage ganglionnaire cervicomédiastinal) ou accéder à la région thymique Dans ce cas, la section ne comporte que le manubrium En revanche, si l'on prévoit un écartement large et des structures rigides, une section sternale transversale est parfois nécessaire Un écarteur de Tuffier est tout à fait adapté dans ces circonstances Présence d'une trachéotomie Pour une intervention réglée, d'autres voies d'abord sont souvent préférées pour éviter d'exposer la section sternale à la flore bactérienne péristomiale Il pourrait s'agir d'une sternothoracotomie bilatérale transverse (cf infra) ( clamshell incision des Anglo-Saxons) ou d'une sternotomie en T (transversale dans le deuxième espace intercostal puis longitudinale médiane vers le bas) Un abord sternal peut toutefois se justifier Dans ces conditions, l'incision cutanée sera en T avec une partie arciforme en regard de l'angle de Louis, pour éloigner l'incision cutanée du trachéostome Avantages Inconvénients Les complications de la sternotomie sont heureusement peu fréquentes, estimées entre 0, 3 à 5 % des sternotomies, mais graves car ces complications conduisent au décès dans 14 à 47 % des cas La pseudarthrose et l'ostéite sternale pouvant conduire à une médiastinite sont les deux principales complications de la sternotomie Les facteurs de risque retrouvés dans toutes les séries sont les suivants Certains sont inhérents aux patients et à leurs antécédents Il s'agit du portage de germes pathogènes tels que le staphylocoque, de la présence d'un diabète, d'une bronchopneumopathie chronique obstructive, d'une obésité ou d'un tabagisme Une radiothérapie médiastinale antérieure constitue un facteur de risque évident La présence d'une trachéotomie constitue un risque important qui doit faire peser le risque de la sternotomie Pour contourner ce risque, des artifices techniques sont exposés dans un chapitre ci-dessus Chez la femme, une hypertrophie mammaire pathologique a été rapportée comme pouvant être un facteur de risque Risques périopératoires : le prélèvement des deux artères mammaires internes, en réduisant la vascularisation des berges sternales, est un facteur favorisant la constitution d'une pseudarthrose ou d'une ostéite L'utilisation excessive de cire pour assurer l'hémostase de la tranche osseuse peut faire obstacle à la consolidation osseuse au même titre qu'un mauvais rapprochement des berges osseuses responsable de micromouvements au niveau du foyer de fracture Une circulation extracorporelle de longue durée a été également retrouvée comme étant un facteur de risque Facteurs de risque postopératoires : la ventilation postopératoire prolongée et l'infection respiratoire sont les facteurs les plus souvent retrouvés Indications Contre-indications C'est la voie d'abord d'élection pour la chirurgie intracardiaque et pour la chirurgie de l'espace médiastinal antérieur et moyen Elle permet un abord de choix pour le ventricule droit, l'orifice pulmonaire et l'orifice aortique Les cavités cardiaques gauches sont également accessibles au prix d'une luxation cardiaque C'est aussi la voie d'abord de choix pour la veine cave supérieure et ses afférences, l'aorte ascendante, la veine cave inférieure dans sa portion intrapéricardique Elle donne un accès direct pour les tumeurs du médiastin antérieur et moyen avec ses possibilités d'extension cervicale pour un contrôle vasculaire cervicothoracique L'accès simultané dans les deux cavités thoraciques pour une intervention pleurale (pneumothorax bilatéral) ou sur les deux parenchymes pulmonaires (réduction pulmonaire, métastasectomie pulmonaire multiple) peut être réalisé par la sternotomie Dans la chirurgie de résection du cancer bronchique, elle est défendue par certains auteurs pour la réalisation du curage ganglionnaire médiastinal extensif bilatéral dans le même temps d'une exérèse pulmonaire unilatérale Cependant, l'accès aux régions ganglionnaires médiastinales basses (sous-carinaire, du ligament triangulaire et para-œsophagienne) et au lobe inférieur gauche pulmonaire n'est pas très aisé sans un écartement sternal excessif Elle a été proposée par Baldwin et Mark (1985) puis Perelman (1987) pour un abord transpéricardique des fistules bronchiques postpneumonectomie, et par Orringer (1984) pour la portion cervicothoracique de l'œsophage Thoracotomie antérieure (médiastinotomie antérieure de Chamberlain) Historique L'exploration chirurgicale à visée diagnostique ou dans le cadre d'un bilan d'extension a toujours constitué une part importante de l'activité chirurgicale en chirurgie thoracique Daniels fut le premier à reconnatre, dès 1949, que certains malades porteurs de métastases ganglionnaires documentées par biopsie préscalénique ne pouvaient bénéficier d'une résection chirurgicale curative pour cancer bronchique Il décrivait alors la biopsie préscalénique Harkens, en 1954, améliora la technique en utilisant un laryngoscope introduit vers la loge de Baréty à travers une incision latérale supraclaviculaire En 1959, Carlens mettait au point la médiastinoscopie qui permettait d'explorer l'atmosphère péritrachéale, les loges pré- et sous-carinaires ainsi que l'atmosphère celluloganglionnaire proximale des bronches souches La région médiastinale antérieure prévasculaire est restée d'accès difficile jusqu'en 1966, date à laquelle Mac Neill et Chamberlain présentèrent la médiastinotomie antérieure et Stemmer rapporta la première série L'abord était exclusivement médiastinal, sans ouverture pleurale, après ligature du pédicule thoracique interne et résection sous-périchondrale d'un cartilage chondrosternal Cet abord a été réactualisé et modifié, en réalisant une ouverture pleurale, en 1979, par Paris et al sous l'appellation hiloscopie pour le bilan ganglionnaire du hile pulmonaire gauche Dans ce cas, la cavité pleurale est délibérément ouverte et l'exploration est effectuée au moyen du médiastinoscope à travers l'espace intercostal Actuellement, l'apport de la thoracoscopie vidéoassistée permet d'étendre le champ d'exploration tout en diminuant la taille de l'incision Technique Installation Le patient est installé en décubitus dorsal Le bras côté incision est maintenu en abduction sur un appui-bras faisant un angle de 90 pour dégager la région axillaire Une abduction excessive pourrait être responsable de lésion d'étirement du plexus brachial La région axillaire est légèrement soulevée par des coussins positionnés sous l'omoplate pour induire une légère rotation du tronc sans majorer l'étirement du plexus brachial Une variante de cette installation consiste à laisser les deux bras le long du corps Ceci donne plus d'aisance à l'opérateur, qui est situé du côté de l'incision, car celui-ci n'est pas limité dans ses déplacements latéraux par le bras du patient Cependant, cette dernière installation est à déconseiller car le bras ainsi positionné masque l'accès au creux axillaire et à la paroi latérale du thorax Cet accès axillaire est nécessaire si l'on veut effectuer une thoracoscopie vidéoassistée, ou pour réaliser un drainage pleural postérieur en fin d'intervention ou, enfin, en cas de complication peropératoire nécessitant un élargissement latéral de la voie d'abord Pour une meilleure exploration endothoracique, il est important que le patient soit appareillé d'une sonde trachéale à double courant L'opérateur est en règle générale situé du côté de l'incision thoracique, son aide en face de lui et l'instrumentiste à ses côtés Si l'on envisage de s'aider de la vidéothoracoscopie, on place le moniteur du côté opposé, en arrière de l'aide, à hauteur de l'épaule du patient Le champ opératoire doit être large pour pouvoir être en mesure d'élargir la voie d'abord (sternotomie médiane, cervicosternotomie ou thoracotomie antérieure) Il doit pouvoir également permettre de placer des trocarts dans la région axillaire pour réaliser une thoracotomie antérieure vidéoassistée Les régions cervicale, sternale en débordant sur l'hémithorax controlatéral, axillaire homolatérale, et thoracique antérieure homolatérale doivent être parfaitement dégagées Ouverture Incision L'incision cutanée est transversale parasternale de 4 à 5 cm réalisée au bord supérieur de la deuxième ou de la troisième côte, c'est-à-dire au niveau du premier ou du deuxième espace intercostal Le troisième espace intercostal n'est en général pas abordé directement pour ne pas inciser le sein La côte est repérée par palpation profonde Le premier espace intercostal est repéré sur la ligne médioclaviculaire, immédiatement en dessous du bord inférieur de la clavicule Le tracé de l'incision est légèrement arciforme, étendu sur 3 à 4 cm, et débute 1 cm au-delà du bord latéral du sternum Le choix du niveau intercostal optimal peut se faire en regardant sur la radiographie thoracique de face le niveau de projection de la masse médiastinale ou hilaire à biopsier Plans musculaires Le plan musculaire du grand pectoral est franchi après section au bistouri électrique de l'aponévrose et discision des fibres musculaires qui sont chargées par un écarteur de Farabeuf maintenu par l'aide ou un écarteur autostatique de Beckmann Le muscle intercostal est sectionné au bord supérieur de la côte inférieure Abord endothoracique À ce moment, le choix doit être fait, soit pour l'accès dans la cavité pleurale, réalisant une thoracotomie antérieure, soit pour éviter l'ouverture pleurale, réalisant une médiastinotomie antérieure Pour une médiastinotomie antérieure vraie , l'incision est moins étendue latéralement et plus au contact du sternum Les muscles intercostaux sont désinsérés du bord supérieur de la côte sous-jacente au bistouri électrique en coagulation jusqu'à la graisse sous-pleurale Le pédicule thoracique interne est disséqué, puis ligaturé de part et d'autre de l'espace intercostal Le tissu médiastinal est ensuite refoulé au tampon monté ou à l'aide du médiastinoscope après avoir réalisé un toucher médiastinal digital prudent de repérage vers la région que l'on souhaite biopsier Cette approche est adaptée lorsque la masse affleure ou envahit l'espace intercostal À l'inverse, la thoracotomie antérieure est un peu plus latéralisée par rapport au sternum et est réalisée en préservant le pédicule thoracique interne le plus souvent L'espace intercostal est ouvert jusqu'à la plèvre pariétale, en respectant les deux premiers centimètres parasternaux pour prévenir toute blessure du pédicule thoracique interne Les premiers espaces intercostaux sont suffisamment béants au niveau des arcs antérieurs pour pouvoir introduire des instruments afin de réaliser la biopsie sans recourir à l'utilisation d'un écarteur intercostal type écarteur de Tuffier Le troisième espace intercostal est plus pincé et le recours à un écarteur de Tuffier peut être utile Une fois l'écarteur introduit, il est possible d'ouvrir l'espace intercostal latéralement en désinsérant au bistouri électrique uniquement les muscles intercostaux de l'espace concerné, tout en augmentant progressivement l'écartement Cet écartement doit être aussi limité que possible et réalisé de manière très progressive pour prévenir une disjonction chondrocostale ou chondrosternale En cas de besoin d'un accès encore plus large, celui-ci peut être obtenu par résection sous-périchondrale de l'arc antérieur costal C'est la voie d'abord que nous utilisons de préférence dans les médiastinotomies antérieures car elle est peu délabrante et sûre Fermeture Drainage Un drainage thoracique ne sera nécessaire que si le parenchyme pulmonaire a été blessé et risque d'être à l'origine d'un pneumothorax ou s'il existe un risque hémorragique au niveau de la zone biopsiée Le dispositif de drainage peut être extériorisé par l'espace de la thoracotomie ou à distance En cas de médiastinotomie antérieure vraie, un drain de Redon pourra être laissé en place à travers l'espace intercostal et extériorisé selon la convenance de chacun Lorsque la plèvre a été ouverte, une multitude de techniques sont possibles allant de l'absence de drainage en réalisant une exsufflation en fin d'intervention à l'utilisation de drain de Redon ou de drains thoraciques Pour exsuffler la cavité pleurale après thoracotomie antérieure, il faut d'abord passer des points séparés pour la fermeture du grand pectoral Ces fils non noués sont laissés sur pince Il est alors demandé à l'anesthésiste d'appliquer l'équivalent d'une manœuvre de Valsalva pendant quelques secondes au moment de nouer ces fils pour une fermeture étanche de la paroi thoracique Fermeture proprement dite En l'absence de l'utilisation d'un écarteur costal, il n'est pas nécessaire de rapprocher les côtes Après résection costale, seul le plan musculaire du grand pectoral est refermé Cela est effectué en surjet de fil résorbable de décimal 0 Extensions L'installation doit offrir la possibilité de combiner selon les besoins d'autres abords chirurgicaux à visée diagnostique : médiastinoscopie, thoracoscopie vidéoassistée convertie en véritable thoracotomie antérieure et mise en place d'un site implantable endoveineux On distingue deux types d'extension de l'abord thoracique antérieur : celle que l'on peut envisager de principe pour augmenter le jour opératoire et celle à laquelle on a recours uniquement en cas de nécessité absolue liée à un incident peropératoire, comme la réalisation d'une manubriotomie verticale médiane ou une sternotomie transversale complétée par une thoracotomie controlatérale L'élargissement du jour opératoire peut se faire latéralement ou verticalement Latéralement, l'extension se fait en poursuivant la section de l'espace intercostal Verticalement, l'agrandissement peut être réalisé par section sous-périchondrale du cartilage chondrosternal : après incision longitudinalement du cartilage au bistouri électrique, le cartilage est décollé du périchondre à la rugine costale L'exérèse du cartilage peut être poussée vers le sternum au moyen d'une curette Variantes Dans la thoracotomie antérieure vidéoassistée, le patient est en décubitus dorsal, avec une légère surélévation du thorax par un coussin sous l'omoplate correspondante Le membre supérieur est en abduction à 90, maintenu sur un appui-bras pour dégager la région axillaire Cette installation a l'avantage de permettre un abord thoracoscopique après exclusion ventilatoire du poumon, tout en préservant la possibilité de convertir en médiastinotomie antérieure en présence de symphyse pleurale (par exemple) Cette installation permet également, au besoin, de combiner plusieurs abords pour l'exploration de la région cervicothoracique antérieure en arrière de l'articulation sternoclaviculaire Le premier trocart servant à l'introduction de l'optique est mis sur la ligne axillaire moyenne, en regard du mamelon Les autres trocarts sont positionnés secondairement en fonction du site à biopsier Le trocart qui servira à la pince à biopsier est positionné au niveau du siège potentiel de l'incision de thoracotomie antérieure Avantages - Inconvénients Une disjonction chondrosternale ou chondrocostale est possible lorsqu'un écartement costal excessif est effectué L'instabilité pariétale est transitoire après résection sous-périchondrale du cartilage sternocostal Celle-ci disparatra secondairement après ossification à partir du périchondre Une hémorragie per- ou postopératoire peut survenir lors d'une hémostase insuffisante de la zone biopsiée, ou du pédicule thoracique interne ou par plaie d'un gros vaisseaux médiastinal Une plaie parenchymateuse pulmonaire peut être à l'origine d'un pneumothorax avec toutes les complications possibles liées à cette pathologie C'est la raison pour laquelle un drainage thoracique même très temporaire est fortement conseillé La séquelle est également esthétique, car il s'agit d'une cicatrice au-dessus du sein, ce qui peut être disgracieux pour une femme Elle est actuellement minime après l'utilisation de la vidéothoracoscopie Le risque d'ensemencement pariétal tumoral doit être toujours présent à l'esprit de l'opérateur lors de biopsie de tumeur Pour l'éviter, le franchissement pariétal des instruments doit être protégé par des trocarts lors de la thoracoscopie vidéoassistée De même, les instruments ayant servi pour la biopsie de tumeur lors d'une thoracotomie antérieure ne seront pas utilisés pour la fermeture Indications Contre-indications La réalisation de biopsies chirurgicales à visée diagnostique de masses médiastinales antérieures, ne relevant pas a priori d'une exérèse chirurgicale de première intention, constitue actuellement la principale indication de la médiastinotomie antérieure Elle est sûre, car elle offre un accès direct sur la masse tumorale à biopsier, et fiable car elle permet de réaliser de grosses prises biopsiques pour des tumeurs souvent pluritissulaires Le bilan d'extension ganglionnaire ( stagging ) médiastinale de cancer bronchique, notamment les aires préhilaires gauches, était réalisé par cette voie d'abord actuellement supplantée par la thoracoscopie vidéoassistée Celle-ci est moins délabrante au niveau de la paroi tout en permettant une large exploration de la cavité pleurale Elle nécessite cependant l'exclusion ventilatoire du poumon De plus en plus aujourd'hui, une approche combinée vidéoassistée est également réalisée toujours dans le but de limiter l'étendue de l'abord chirurgical antérieur L'installation ci-dessus décrite donne en effet la possibilité de réaliser dans le même temps une exploration vidéomédiastinoscopique pour l'approche des aires ganglionnaires 2 D, 4 D, 4G et 7 (classification Mountain) alors que les aires 5, 6, 8 et 9 sont accessibles par vidéothoracoscopie gauche Thoracotomie antérolatérale Historique Il s'agit d'une thoracotomie unilatérale sur un patient en décubitus dorsal qui donne l'avantage d'éviter toute instabilité tensionnelle pouvant être secondaire à une installation latérale Elle dérive de la sternothoracotomie bilatérale transverse qui fut l'abord de référence pour la chirurgie intrapéricardique Technique Installation L'installation en décubitus dorsal est la règle Dans ce cas, l'hémithorax est légèrement soulevé par un billot placé sous l'omoplate correspondante Le membre supérieur est mis en abduction à 90 sur un appui-bras Cet angle d'abduction ne doit pas dépasser 90 afin d'éviter un étirement du plexus brachial Des champs repliés faciliteront grandement cette manœuvre Quant au membre controlatéral, il est soit laissé le long du corps, soit mis sur appui-bras à 90 L'installation les deux bras en croix a l'avantage de laisser un double abord vasculaire pour les médecins anesthésistes Le champ opératoire doit être large : il intéresse l'hémithorax antérieur droit et gauche jusqu'au rebord costal inférieur, le creux axillaire homolatéral à la thoracotomie, et la région cervicale basse L'opérateur est placé du côté de l'incision, son premier aide en face de lui et l'instrumentiste à ses côtés Ouverture Incision L'incision cutanée est arciforme, dans le sillon sous-mammaire Elle débute à mi-distance entre l'angle de Louis et l'appendice xiphoïde (repère approximatif de la cinquième côte) , à 5 cm du bord du sternum, et est étendue en arrière du relief du bord antérieur du grand pectoral vers le creux axillaire Après section du tissu cellulaire sous-cutané au bistouri électrique, les fibres d'insertion basse du grand pectoral apparaissent perpendiculairement au tracé de l'incision Ces dernières sont sectionnées au bistouri électrique proche de leur terminaison, au niveau du bord supérieur des cinquième et sixième côtes La section musculaire du grand pectoral permet, en réclinant celui-ci vers le haut, de découvrir le gril costal et le grand dentelé dont les fibres musculaires ont une direction parallèle au tracé de l'incision cutanée Différents plans Il est possible, à ce stade de l'intervention, de pénétrer le thorax au niveau de n'importe quel espace intercostal allant du deuxième au sixième Pour cela, il suffit de sectionner les insertions costales de bas en haut du grand pectoral jusqu'au niveau souhaité tout en réclinant vers le haut la masse musculaire et mammaire On peut ainsi remonter jusqu'au niveau du premier espace intercostal, mais une approche directe par thoracotomie antérieure serait dans ce dernier cas plus judicieuse Les fibres du grand dentelé sont dissociées sur quelques centimètres en regard de l'espace intercostal pressenti pour la thoracotomie tout en respectant en arrière le nerf de Charles Bell La discision des fibres musculaires est interrompue 1 cm avant le passage de ce dernier, facilement repéré à la surface du plan musculaire accompagné de son pédicule vasculaire Après avoir fait le choix de l'espace intercostal, l'accès dans la cavité pleurale est d'abord effectué latéralement sur la ligne mamelonnaire Le muscle intercostal est sectionné au bistouri électrique dont la pointe prend appui contre le bord supérieur de la côte inférieure La plèvre pariétale est incisée par la pointe du bistouri électrique sans actionnement de la coagulation L'ouverture pleurale permet d'affaisser le poumon L'arrêt de la ventilation du côté abordé facilite ce geste, sinon le poumon est protégé par un tampon monté pour poursuivre l'ouverture de l'espace intercostal au bistouri électrique La section de l'espace intercostal est poursuivie jusqu'à environ deux travers de doigt en dehors du bord interne du sternum pour éviter le pédicule thoracique interne Elle peut être poursuivie vers la région axillaire, bien au-delà de l'incision cutanée, sans atteindre la chane nerveuse sympathique thoracique dans la gouttière costovertébrale Une section étendue permet d'augmenter l'écartement sternal sans risque de fracture costale On peut s'aider d'un petit écarteur de Tuffier dont les branches sont progressivement ouvertes tout en poursuivant la section plus en arrière du muscle intercostal au bistouri électrique Une fois l'espace intercostal largement ouvert, un écarteur plus large (type écarteur de Finochietto) remplace l'écarteur de Tuffier Celui-ci peut être ensuite replacé perpendiculairement au précédent de manière à récliner vers l'arrière les fibres du grand dentelé tout en prenant appui en avant au niveau de l'espace intercostal écarté Fermeture Drainage Un drainage thoracique est de principe après thoracotomie Le drainage est réalisé par un ou deux drains extériorisés par des orifices situés sous la thoracotomie avec des trajets sous-cutanés décrivant une chicane pour fixer l'orientation du drain dans la direction choisie et réduire les risques de pneumothorax lors de leur ablation Fermeture proprement dite La fermeture de l'espace intercostal est réalisée en rapprochant les côtes par de gros fils (deux à trois boucles de fils résorbables ou non de gros calibre montées sur des aiguilles de grande courbure) passés au niveau des côtes sus- et sous-jacentes de manière perpendiculaire à leur axe Ces fils ne seront noués qu'après avoir contrôlé la bonne réexpansion du parenchyme pulmonaire Le plan musculaire est suturé en surjet de fil résorbable en prenant soin de respecter l'affrontement des berges musculaires correspondantes et en réinsérant le grand pectoral sur ses attaches costales autant que possible Extensions En cas de nécessité, cette voie peut être élargie tout d'abord vers l'avant jusqu'au sternum en sacrifiant le pédicule thoracique interne Le trajet de ce dernier est repéré par palpation digitale afin de sectionner le muscle intercostal à ce niveau avec précaution et libérer par en avant le pédicule sur la longueur de l'espace intercostal avant de le ligaturer Cet élargissement peut être, en fonction des besoins, étendu sur la ligne médiane par une sternotomie médiane verticale partielle réalisant un hemiclamshell , ou vers l'hémithorax controlatéral réalisant, après sternotomie transversale et thoracotomie controlatérale, une incision type clamshell Variantes En décubitus dorsal Une variante consiste à installer le patient le bras du côté de la thoracotomie en antépulsion, maintenu au zénith par fixation du coude sur une potence ou le cadre de la table opératoire En décubitus latéral Une installation en décubitus latéral est également utilisée pour combiner dans le même temps un abord abdominal et un abord thoracique lors de résection œsophagienne du tiers inférieur Le tronc est alors largement incliné en arrière afin de bien dégager la face antérolatérale du thorax Le membre supérieur du côté de l'incision est en abduction et en antépulsion, l'avant-bras fléchi à 90 reposant sur un appui rembourré L'abdomen fait partie du champ opératoire en s'étendant le plus possible au-delà de la ligne blanche et en deçà de l'ombilic L'utilisation du roulis de la table opératoire permet d'améliorer le jour opératoire en fonction du temps thoracique ou abdominal Avantages - Inconvénients Quelle que soit la position du sujet, la voie antérolatérale laisse peu de séquelles inesthétiques car l'incision est située dans le sillon sous-mammaire En revanche, un écartement costal excessif peut occasionner une luxation sterno-chondro-costale, source de douleurs pariétales séquellaires ou d'une hypoesthésie dans la zone antérieure à l'incision Quant à la variante en décubitus latéral, en dehors du gain de temps qu'elle entrane en évitant un changement d'installation, elle ne présente pas de réel avantage car elle limite l'extension possible des incisions ; elle est plus difficile à stabiliser sur la table opératoire et elle est potentiellement plus à risque pour le plexus brachial Indications Contre-indications La voie antérolatérale est actuellement utilisée principalement en urgence pour les plaies thoraciques et plus rarement en chirurgie réglée En urgence, cette voie d'abord est préconisée lors des plaies thoraciques pénétrantes avec collapsus et suspicion de tamponnade En effet, celle-ci est de réalisation plus rapide que la sternotomie et permet très rapidement la réalisation d'une péricardotomie de sauvetage ainsi que le clampage de l'aorte thoracique descendante ou emergency room thoracotomy des Anglo-Saxons En chirurgie réglée, elle peut être utilisée pour la réalisation de biopsies pulmonaires à ciel ouvert, en général chez des sujets grands insuffisants respiratoires dont l'exclusion est problématique Elle peut être utilisée en chirurgie cardiaque pour aborder la valve mitrale lors d'un redux ou pour un abord péricardique et dans la chirurgie des anastomoses palliatives extracardiaques Sternotomie partielle avec thoracotomie antérolatérale ( hemiclamshell ) Historique Elle a été initialement décrite pour l'abord des plaies des vaisseaux sous-claviers C'est la combinaison d'une sternotomie verticale partielle et d'une thoracotomie antérolatérale Technique Installation Le patient est installé en décubitus dorsal, avec une légère surélévation de l'hémithorax correspondant Celle-ci est réalisée à l'aide de coussins placés sous l'épaule et la hanche Le membre supérieur du côté opéré est installé en abduction à 90 sur un repose-bras Cette position permet de dégager la région axillaire pour faciliter le positionnement des drains ou pour étendre l'incision thoracique Le membre controlatéral est indifféremment positionné le long du corps ou également en abduction à 90 L'opérateur droitier se positionne sur le côté droit du patient, quitte à secondairement changer selon le geste à réaliser Le champ opératoire doit être large, comprenant toute la face antérieure de la cavité thoracique des deux côtés étendue jusqu'à la ligne axillaire postérieure du côté opéré Ouverture Incision L'incision cutanée est arciforme à concavité supérieure en L ou L inversé dont la branche horizontale est dans le sillon mammaire interne et la branche verticale médiane remonte vers la fourchette sternale Le sommet de l'angulation de l'incision est en regard du milieu du corps du sternum Plans sous-cutanés Le plan sous-cutané est sectionné au bistouri électrique jusqu'au contact du périoste en regard du sternum L'angle supérieur de l'incision cutanée est chargé par un écarteur de Farabeuf, qui est tiré vers le haut pour permettre de dégager le bord supérieur de la fourchette sternale Le ligament interclaviculaire est sectionné au bistouri électrique pour dégager au doigt la face postérieure du manubrium sternal L'index de l'opérateur est glissé sous la face postérieure du manubrium sternal de manière à préparer le passage de la scie sauteuse pour la section sternale La section du plan sous-cutané est étendue latéralement vers la branche horizontale de l'incision dans le sillon sous-mammaire Sur le sternum, la section des plans sous-cutanés est poursuivie jusqu'au contact du périoste verticalement puis, dans sa partie basse, prolongée latéralement pour rejoindre l'incision sous-mammaire Abord thoracique L'abord thoracique est effectué avant la section sternale La section des plans musculaires se fait au bistouri électrique en suivant le relief dessiné par le bord supérieur de la côte inférieure de l'espace intercostal, en regard du sillon sous-mammaire correspondant (quatrième ou cinquième espace intercostal) Il s'agit essentiellement du grand pectoral, dont les fibres sont perpendiculaires à l'incision, et qui est sectionné au niveau de son insertion basse sternocostale et du grand dentelé, dont les fibres sont en revanche parallèles à l'incision L'accès dans la cavité pleurale est d'abord effectué latéralement sur la ligne mamelonnaire La plèvre pariétale est incisée par la pointe du bistouri électrique sans actionnement de la coagulation L'ouverture pleurale permet d'affaisser le poumon L'arrêt de la ventilation du côté abordé facilite ce geste, sinon le poumon est protégé par un tampon monté pour poursuivre l'ouverture de l'espace intercostal au bistouri électrique La section de l'espace intercostal est poursuivie jusqu'à environ deux travers de doigt en dehors du bord interne du sternum pour éviter le pédicule thoracique interne Celui-ci peut être senti sous la pulpe de l'index à environ 2 à 3 cm en dehors du bord du sternum Le pédicule thoracique interne est dans le plan le plus profond de l'espace intercostal, sous la plèvre pariétale La ligature-section de celui-ci est plus facilement réalisée après section du sternum grâce à l'augmentation de l'espace intercostal résultant Section sternale Elle est effectuée préférentiellement à la scie sauteuse en deux temps : une section verticale jusqu'en regard de l'incision sous-mammaire et une section horizontale La section de la portion verticale se fait de haut en bas Pour cela, l'extrémité mousse du sternotome est glissée sous le manubrium sternal et il est demandé au médecin-anesthésiste de stopper momentanément la ventilation lors de la section Une traction au zénith du sternotome permet de rester au contact de sa table interne pendant la progression de haut en bas sur la ligne médiane jusqu'en regard de l'incision horizontale À ce moment, le sternotome est dégagé par un retrait de bas en haut La section de la portion horizontale est également effectuée au sternotome, ce qui donne une tranche de section nette, sans esquille osseuse dangereuse pour les opérateurs et plus facile à réparer lors de la fermeture Pour cela, un espace suffisant pour passer l'extrémité mousse du sternotome doit être dégagé sur le bord latéral du sternum Ce geste est réalisé par une pince de Santy ou Kelly glissée au contact du sternum sur son bord externe tandis que le doigt de l'opérateur positionné en arrière du sternum permet de contrôler le cheminement de cet instrument L'écartement progressif de la pince permet d'ouvrir un espace suffisant pour passer l'extrémité mousse du sternotome La section de la moitié sternale correspondante pour rejoindre la section médiane est alors réalisée À ce moment, le plastron sternocostal ne tient plus que par quelques fibres musculaires intercostales en avant du pédicule thoracique interne Ligature-section du pédicule thoracique interne Après section des attaches tendinomusculaires intercostales recouvrant le pédicule thoracique interne, celui-ci est sectionné entre deux ligatures au fil non résorbable L'adjonction de ligatures appuyées dans la paroi musculaire est souvent nécessaire Le plastron sternocostal est à ce moment partiellement désolidarisé de la paroi thoracique dans sa portion inférieure et médiane Le soulèvement de celui-ci ne peut atteindre difficilement que les 45 d'ouverture La limitation est due à l'attache par la première côte au niveau de l'articulation sternoclaviculaire L'exposition optimale par ouverture complète de l'auvent sternocostal nécessite la section de la première côte au niveau de son arc antérieur Section de l'arc antérieur de la première côte La première côte est abordée par son bord inférieur après rétraction vers le haut de l'auvent sternocostal La face supérieure est libérée d'avant en arrière à la rugine à angle droit au niveau de l'arc antérieur, en amont de l'insertion du scalène antérieur et en dehors du pédicule vasculaire thoracique interne Cette manœuvre permet d'écarter la veine sous-clavière de la première côte Cet espace libéré permet de glisser l'extrémité mousse de la scie sternale ou un costotome La section est alors effectuée de haut en bas L'auvent sternocostal peut être alors tiré en haut et en dehors pour obtenir un abord optimal Fermeture Drainage Un drainage de la cavité thoracique et du médiastin est recommandé Fermeture proprement dite La stabilisation sternale est idéalement effectuée au moyen de fils d'acier, cinq points séparés pour la section verticale et un ou deux points pour la section horizontale La stabilisation costale est réalisée par de grosses ligatures péricostales Tous les fils sont d'abord passés et laissés sur pince Pour les fils d'acier, les points de la section sternale horizontale sont passés avant ceux de la section verticale Les fils d'acier sont d'abord serrés puis les fils de rapprochement costaux sont secondairement noués Le plan musculaire est refermé en surjet de fil résorbable de l'extérieur (axillaire) vers l'intérieur (sternal) Un surjet de rapprochement musculaire est également effectué pour recouvrir les fils d'acier sternaux Un deuxième plan sous-cutané est réalisé avant la suture cutanée Celle-ci peut être effectuée en surjet intradermique de fil résorbable ou en surjet simple au crin Extensions L'incision sternale peut être prolongée vers le haut le long du bord antérieur du muscle sterno-cléido-mastoïdien pour exposition de l'axe vasculaire jugulocarotidien Après section du muscle peaucier du cou, ligature éventuelle d'une veine jugulaire externe ou antérieure, et section du muscle omohyoïdien, le pédicule jugulocarotidien peut être ainsi abordé Avantages - Inconvénients Il s'agit d'une voie d'abord qui demande une bonne connaissance anatomique de la région cervicothoracique, et qui est relativement longue à entreprendre et à refermer Il ne s'agit donc pas d'une voie d'abord de l'urgence mais peut constituer une possibilité d'agrandissement d'une thoracotomie antérolatérale d'hémostase en cas de lésion des vaisseaux supra-aortiques (cf Thoracotomie antérolatérale) Elle laisse peu ou pas de séquelles , notamment pour la mobilité de l'épaule Les risques sont liés au confinement des éléments vasculonerveux : risque hémorragique par plaie vasculaire, risque nerveux essentiellement phrénique Le nerf phrénique, en constituant l'élément le plus superficiel de la paroi médiastinale, est particulièrement exposé et doit être protégé Les risques infectieux ne sont pas majorés, même en chirurgie propre contaminée Indications Contre-indications C'est une voie d'abord qui permet une excellente exposition de la région cervicothoracique Les indications peuvent être nombreuses : abord vasculaire de la région cervicothoracique, tumeur de l'apex pulmonaire à localisation aussi bien antérieure, moyenne ou postérieure Elle peut être combinée à un abord postérieur en cas d'envahissement vertébral nécessitant une vertébrectomie Elle est utilisée par certains pour effectuer une résection pulmonaire et un curage médiastinal controlatéral du cancer bronchique gauche Elle est mieux supportée par le patient que la grande thoracotomie postérolatérale en présence de volumineuse tumeur pleurale compressive , évitant ainsi l'écrasement médiastinal par la masse tumorale pesante lors de l'installation en décubitus latéral Sternothoracotomie bilatérale transverse ( clamshell ) Historique Elle a été la première voie d'abord en chirurgie cardiaque puis secondairement délaissée au profit de la sternotomie apparue en 1957 Plus tard, elle fut réactualisée au début des années 1990 pour contourner les difficultés techniques des transplantations pulmonaires et cardiopulmonaires Technique Installation Le patient est installé en décubitus dorsal, les deux membres supérieurs en abduction à 90 Cette installation a l'avantage de dégager les régions axillaires et de laisser les membres supérieurs accessibles pour tout abord vasculaire Le billot de la table positionné en regard des mamelons est légèrement soulevé de manière à faciliter l'ouverture antérieure de la cavité thoracique Le champ opératoire doit être très large et s'étendre verticalement des régions sous-claviculaires à l'ombilic et latéralement jusqu'aux deux lignes axillaires postérieures L'opérateur droitier se place à la droite du patient, l'aide en face et l'instrumentiste à côté de l'opérateur Ouverture Incision L'incision cutanée doit être préalablement tracée afin d'éviter une cicatrice asymétrique Le tracé doit suivre les sillons sous-mammaires des deux côtés pour se rejoindre sur la ligne médiane selon un arrondi harmonieux adapté au morphotype du patient tout en suivant la direction de la côte Latéralement, l'incision cutanée prolongée jusqu'aux lignes axillaires antérieures est généralement suffisante mais peut être prolongée jusqu'aux lignes axillaires postérieures Le niveau de convergence antérieur des deux lignes sous-mammaires est choisi dans le quatrième ou cinquième espace intercostal Plans sous-cutanés Après avoir effectué l'incision cutanée au bistouri froid, la poursuite de l'abord est réalisée au bistouri électrique jusqu'à l'ouverture des deux cavités pleurales Un décollement des seins de l'aponévrose prépectoral peut être nécessaire pour rejoindre l'espace intercostal désiré (quatrième ou cinquième) Il faut s'appliquer à assurer une hémostase des pédicules perforants dans ce plan de décollement Grand et petit pectoraux sont sectionnés au bistouri électrique au niveau de leur insertion costale basse Abord thoracique L'accès aux cavités pleurales se fait d'abord latéralement sur la ligne mamelonnaire au bord supérieur de la côte inférieure de l'espace intercostal choisi La section de l'espace intercostal se fait au bistouri électrique, pas à pas La discision à la pince à disséquer maintenue fermée permet de voir apparatre la plèvre pariétale avant son effraction Celle-ci est effondrée par la pointe du bistouri électrique sans électrocoagulation actionnée L'ouverture pleurale permet d'affaisser le poumon Celui-ci est protégé par un tampon monté pour poursuivre l'ouverture de l'espace intercostal au bistouri électrique jusqu'à environ deux travers de doigt en dehors du bord interne du sternum de chaque côté pour éviter le pédicule thoracique interne Celui-ci peut être senti sous la pulpe de l'index à environ 2 à 3 cm du bord du sternum Le pédicule thoracique interne est dans le plan le plus profond de l'espace intercostal, sous la plèvre pariétale La ligature-section de celui-ci est plus facilement réalisée après section transversale du sternum La section du sternum est effectuée au ciseau froid ou à la scie oscillante Le tissu celluloaponévrotique présternal est incisé jusqu'au contact du sternum Les bords externes du sternum dans le prolongement de cette incision sont dégagés Pour cela, l'extrémité d'une pince de Santy (ou Kelly) est glissée contre le sternum pour rejoindre le doigt de l'opérateur L'écartement de la pince de Santy permet d'ouvrir suffisamment de place pour charger le sternum par les gros ciseaux Après section des attaches tendinomusculaires intercostales recouvrant les pédicules mammaires internes, ceux-ci sont sectionnés entre deux ligatures au fil non résorbable L'adjonction de ligatures appuyées dans la paroi musculaire est souvent nécessaire Écartement et section de la plèvre médiastinale au niveau de sa réflexion pariétale antérieure, prolongement de l'incision intercostale La section de la plèvre médiastinale est nécessaire pour permettre l'écartement progressif des deux berges de l'incision au même titre qu'une section de l'espace intercostal au-delà de l'incision cutanée L'écartement est réalisé par deux écarteurs de Finochietto placés à chaque angle de l'incision Il parfois utile de fixer ces écarteurs à la paroi afin d'éviter un glissement médian lors de l'écartement Fermeture Drainage Un drainage des cavités pleurales et/ou du médiastin est de rigueur Fermeture proprement dite Le rapprochement sternal est stabilisé par trois fils d'acier alors que les côtes sont maintenues par deux séries de fils répartis de chaque côté (trois ou quatre points séparés au fil décimal 1 doublé) Le rapprochement costal est facile et jointif latéralement aidé par la suppression du billot de la table Cependant, dans la partie médiane parasternale, le rapprochement costal est incomplet et laisse persister un jour de 1 cm normalement comblé par l'espace intercostal La couverture à ce niveau est assurée par les plans musculaires sus-jacents Cette impossibilité de rapprochement au contact des arcs antérieurs des deux côtes contigus peut être responsable secondairement d'un décalage avec chevauchement des berges sternales donnant un aspect en marche d'escalier Cela doit être prévenu en évitant un rapprochement excessif des arcs antérieurs costaux La stabilisation sternale par broches intramédullaires de Kirschner est réalisée par certains , mais celles-ci présentent le risque de migration secondaire La fermeture des plans musculaires doit être menée de l'extérieur vers la région médiane au surjet de fil résorbable pour ramener progressivement le recouvrement musculaire sans déchirure Des difficultés de rapprochement ou des déchirures peuvent être jugulées par une réduction de l'abduction des membres supérieurs La fermeture cutanée se fait selon les habitudes de l'opérateur Extensions L'extension de cet abord ne peut être que latérale dans le prolongement des espaces intercostaux Une extension cervicale ou abdominale n'est pas facilement réalisable sans séquelles pariétales importantes Avantages - Inconvénients Cette voie d'abord donne une exposition incomparable sur l'ensemble de la cavité thoracique En revanche, il s'agit d'une voie d'abord longue à réaliser et à refermer, responsable d'un délabrement pariétal (sacrifice des pédicules thoraciques internes) et d'un taux élevé d'ostéochondrite sternale du fait du décalage en baïonnettes des deux fragments sternaux Ce décalage est évité si l'on se garde de rapprocher anormalement les arcs antérieurs des côtes vis-à-vis de l'espace de thoracotomie Il a été rapporté que cette voie d'abord serait également pourvoyeuse de séquelles douloureuses pariétales plus fréquentes que la sternotomie médiane de même qu'une perte fonctionnelle respiratoire plus importante Cela pourrait être dû à la section des muscles respiratoires accessoires (intercostaux, pectoraux, muscle triangulaire du sternum) ou une parésie transitoire des nerfs phréniques provoquée par leur étirement lors d'ouvertures importantes On peut également reprocher à cette voie d'abord de mettre en communication les deux cavités thoraciques C'est pour toutes ces raisons que la double thoracotomie antérieure sans sternotomie est proposée comme une alternative lors de transplantation pulmonaire Enfin, par suppression du retour veineux pariétal antérieur (notamment les pédicules thoraciques internes) qui est réalisée, la sternothoracotomie bilatérale transverse majore l'expression d'un syndrome cave supérieur Indications Contre-indications C'est une voie d'abord permettant un accès large sur l'ensemble de la cavité thoracique aussi bien médiane que latérale pour libération de symphyses pleurales, dissection hilaire pulmonaire et médiastinale, chirurgie endocavitaire cardiaque Toutes ces possibilités l'ont fait réapparatre pour la transplantation Elle peut être d'indication assez étendue lorsqu'un accès large est nécessaire pour la chirurgie cardiaque, médiastinale, pulmonaire ou pleurale bilatérale La transplantation unipulmonaire associée à une pneumonectomie controlatérale constitue une contre-indication Le syndrome cave supérieur constitue une contre-indication relative. | ISTEX | Scientific |
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Caractérisation d'un nouveau composé pharmacologique qui potentialise la réponse des cellules au paclitaxel (Taxol) Lauralie Peronne To cite this version : Lauralie Peronne. Caractérisation d'un nouveau composé pharmacologique qui potentialise la réponse des cellules au paclitaxel (Taxol). Biologie du développement. Université Grenoble Alpes, 2019. Français. NNT : 2019GREAV003. tel-02628502 HAL Id : tel-02628502 Submitted on 26 May 2020 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTÉ UNIVERSITÉ GRENOBLE ALPES Spécialité : Biologie du développement - Oncogenèse Arrêté ministériel : 25 mai 2016 Présentée par Lauralie PERONNE Thèse dirigée par Laurence LAFANECHERE préparée au sein de l'équipe Régulation et Pharmacologie du cytosquelette de l'Institut pour l'Avancée des Biosciences dans l'École Doctorale Chimie et Sciences du Vivant Caractérisation d'un nouveau composé pharmacologique qui potentialise la réponse des cellules au paclitaxel Thèse soutenue publiquement le 31 janvier 2019, devant le jury composé de : Madame Clara Nahmias Directrice de Recherche, Institut Gustave Roussy, Rapporteur Monsieur Ali Badache Directeur de Recherche, Centre de recherche en Cancérologie de Marseille, Rapporteur Monsieur Patrick Dallemagne Professeur des Universités, Université de Caen Normandie, Examinateur Madame Sylvie Gazzeri Directrice de Recherche, Institut pour l'Avancée des Biosciences, Présidente du jury Madame Laurence Lafanechère Directeur de Recherche, Institut pour l'Avancée des Biosciences, Directrice de thèse L. PERONNE, 2019 Les expériences conduites au cours de ma thèse ont été réalisées à l'Institut pour l'Avancée des Biosciences, Grenoble, France. Mon financement de thèse a été assuré par le Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche français. Remerciements Les travaux qui sont présentés ici ont été réalisés au sein de l'équipe Régulation et pharmacologie du cytosquelette , dirigée par Laurence Lafanechère. Je tiens dans un premier temps à remercier les membres de mon jury de thèse : Merci à Ali Badache et Clara Nahmias d'avoir accepté d'évaluer et de critiquer mes travaux de thèse. Merci à Patrick Dallemagne d'avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse et pour sa participation au projet. Merci à Sylvie Gazzeri d'avoir accepté d'être présidente de mon jury de thèse. Enfin, je tiens à remercier particulièrement ma directrice de thèse Laurence Lafanechère. Laurence, merci d'avoir mis votre confiance en moi, dès le début de cette aventure lors de la préparation au concours de l'EDCSV. J'ai pu apprécier votre bienveillance et votre optimisme durant ces années. Merci de m'avoir soutenu, encouragé et pour tout ce que vous m'avez appris durant cette thèse. Je tiens à remercier les membres de mon comité de suivi de thèse : Merci à Annie Molla, Marc Blondel et Annie Andrieux de m'avoir conseillé tout au long de mes travaux de thèse. Un grand merci aux membres de mon équipe : Merci à l'ensemble de mon équipe pour leur bonne humeur ! Merci Karin pour ta gentillesse et tes conseils au cours de ma thèse. Sophie et Clotilde, merci pour votre aide et pour nos discussions au café le matin. Merci Anne-Sophie pour tes nombreux encouragements. Un grand merci à Sacnicté qui m'a beaucoup encouragé, appris (sur la téquila aussi) et aidé au cours de ma thèse. C'est avec toi que j'ai appris qu'une extraction de tubuline ne se faisait pas un lendemain de soirée Merci à Renaud Prudent, pour ses nombreux conseils au cours de ma thèse. Merci aux membres de l'équipe Guilly : Merci à Lydia, Sandrine, Monica, Nejnej, Julien et Christophe pour vos encouragements, votre sourire et votre bonne humeur. Un grand merci aux membres de la plateforme Optimale : Merci à Véronique pour ses conseils au cours de la mise en place des expériences sur petit animal. Merci à Maxime, Mélanie et Julien qui m'ont beaucoup appris sur l'expérimentation animale. Merci à eux d'avoir pris le temps de m'aider, toujours avec le sourire et la bonne humeur. Un grand merci à la plateforme de microscopie de l'IAB : Merci à Mylène, Jacques et Alexei pour leur aide et leur patience au cours des formations que j'ai effectué. Un grand merci aux chimistes du CERMN de Caen : Merci pour votre implication dans le projet. Merci à Peggy Suzanne pour son aide et sa réactivité. Un grand merci aux membres de l'équipe d'Annie Andrieux au GIN : Un grand merci à vous de m'avoir si bien accueillie lors de mon arrivée et pendant l'écriture de ma thèse. Cela a été un réel plaisir de discuter avec vous durant les petits déjeuners, les vendredis bières et les nombreuses soirées auxquelles j'ai été conviée. Vos conseils et vos encouragements m'ont permis d'avancer avec le sourire. Un grand merci à Christian Delphin pour ses conseils. Christian, j'ai vraiment apprécié ton aide et ton expertise au cours des manips d'extraction de tubuline et de TIRF. Tu n'as pas hésité à nous prêter le matériel dont nous avions besoin et je t'en suis très reconnaissante. Un grand merci également à Eric Denarier. Eric, j'ai eu la chance de pouvoir travailler avec toi durant ma thèse et cela a été un vrai plaisir. J'ai beaucoup appris en ta présence, notamment sur Saccharomyces cerevisiae (levure très importante ! ). Merci pour ta sympathie, ton dynamisme et pour l'ensemble de tes conseils au cours de cette thèse. Un grand merci également aux membres de l'équipe d'Isabelle Arnal au GIN : Un merci particulier à Isabelle Arnal pour son soutien technique et ses nombreux conseils. Un grand merci à nos collaborateurs : Merci à Fernando Diaz de nous avoir si bien accueillies Laurence et moi à Madrid et pour son implication dans le projet. Merci à Anna Akhmanova et à Ankit Rai pour leur aide et pour les expériences qu'ils mènent actuellement sur notre projet. Un grand merci à mes amis : Claire, merci d'avoir toujours été présente pour moi durant toutes ces années et ce, malgré la distance. Merci pour tes conseils et tes nombreux encouragements. Anca, tu as été la première personne avec laquelle je me suis liée damitié à Grenoble. Merci pour les moments passés ensemble à l'IAB mais également en dehors. Merci pour ton sourire et ta gentillesse ! Sophie, j'ai eu le plaisir de te rencontrer peu après mon arrivé sur Grenoble. Merci d'avoir été présente au cours de cette aventure qu'est la thèse et merci pour tes encouragements. Justin, merci de m'avoir si bien accueillie chez toi. Merci pour ta bonne humeur et tes petits plats qui m'ont donné des forces pour aller jusqu'au bout de ma thèse. Un merci particulier à Benoit : Benoit, j'ai eu la chance de te rencontrer au cours de ma thèse. Quitter le Nord et ma famille pour débuter ma thèse à Grenoble n'a pas toujours été facile, surtout dans les moments de stresse. Tu as su être présent et trouver les mots qu'il fallait pour m'encourager et m'aider à poursuivre avec le sourire. Un très grand merci ! Un grand merci à ma famille : Merci à ma grande famille du Nord ! J'ai eu l'énorme chance de grandir parmi vos encouragements, vos sourires et votre bonne humeur. Un très grand merci à ma sœur, Laureen, qui a toujours pris le temps de venir me tenir compagnie à Grenoble. Ta présence, ta bonne humeur et ton sourire m'ont permis d'aller au bout de cette aventure. Tu m'as toujours encouragé et je ne te remercierais jamais assez ! Un merci très particulier à mes parents, sans qui je ne serais certainement pas là aujourd'hui. Vous avez toujours su m'encourager et me pousser dans mes projets d'études et dans la vie. C'est votre confiance en moi et la fierté que je peux lire dans vos yeux qui m'ont permis d'aller chaque jour un peu plus loin. De simples mots ne suffiraient pas à décrire la gratitude que j'éprouve à votre égard. Je terminerais avec une énorme pensée pour mon grand-père, parti trop tôt, qui me répétait constamment ma tiote fil', écoutes tin papi. Les études, c'est important. Continues tant qu'tu peux, ce sont les plus belles années d'ta vie . C'est en terminant les miennes que je me rends compte à quel point il avait raison Avant-Propos Les premiers textes décrivant le cancer remontent à l'Egypte ancienne. Le plus ancien texte connu à ce jour semble être un papyrus chirurgical traduit par Edwin Smith, qui daterait de 2800 avant J-C, décrivant des ulcérations et des tumeurs du sein traitées par cautérisation. C'est durant l'antiquité, qu'Hippocrate donne pour la première fois le nom de cancer à cette pathologie. Les Asclépiades, médecins grecs auxquels se rattachait Hippocrate, avaient en effet remarqué que les prolongements des tumeurs, lorsqu'elles touchaient les tissus voisins, pouvaient - notamment sur les blanches poitrines - faire apparatre des vaisseaux sanguins dont le dessin faisait penser aux pinces d'un crabe. D'o la comparaison avec le karkinos en grec, l'écrevisse ou le crabe, le cancre ou cancer. Longtemps, le cancer a été considéré comme une maladie complexe et incurable. En 1320, en France, Henri de Mondeville écrivait : aucun cancer ne guérit, à moins d'être radicalement extirpé tout entier. En effet, si peu qu'il en reste, la malignité augmente dans la racine . Ce n'est qu'au 19ème siècle qu'un pathologiste Allemand, Rudolf Virchow, énonce la théorie cellulaire du cancer et propose la notion de maladie cellulaire . Cette découverte permet de mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués et dérégulés dans le cancer, et de chercher à mettre au point de nouveaux traitements. C'est également durant ce siècle qu'apparaissent les techniques d'anesthésie et d'asepsie, qui améliorent les interventions chirurgicales. Puis, en 1895, Rntgen découvre les rayons X, à l'origine du développement des premières radiothérapies du cancer au début du 20ème siècle. Quant à la chimiothérapie, elle apparat dans les années 1940 grâce à la découverte des effets thérapeutiques des dérivés du gaz moutarde. On trouve alors, dans les années 1950, les premières substances chimiques s'opposant à la division cellulaire. Les premières chimiothérapies du cancer du sein apparaitront en 1960. Depuis, de nouvelles stratégies ont vu le jour comme par exemple l'immunothérapie et les thérapies ciblées. Aujourd'hui, malgré l'amélioration des techniques de diagnostic, des prises en charge des patients et de l'arsenal thérapeutique, le cancer reste la cause principale de mortalité précoce chez l'Homme. À l'origine de cette mortalité, on observe le développement de mécanismes de résistance des cellules cancéreuses ainsi que l'apparition de métastases. De plus, l'apparition d'effets secondaires induits par les chimiothérapies réduit la fenêtre thérapeutique et I complexifie l'utilisation des molécules antiprolifératives. La recherche de nouveaux traitements contre le cancer reste un enjeu majeur. II TABLES DES MATIERES AVANT-PROPOS - I - LISTE DES PUBLICATIONS, DES COMMUNICATIONS ET DES FORMATIONS - 5 - TABLE DES FIGURES - 6 - TABLE DES TABLEAUX - 10 - LISTE DES ABBREVIATIONS - 11 - INTRODUCTION - 13 - I. Le cancer : généralités et traitements I. 1 Généralités I. 2 Qu'est qu'un cancer ? I. 2. 1 Caractéristiques du cancer I. 2. 2 Le cycle cellulaire et sa régulation I. 3 Les traitements anticancéreux I. 3. 1 La chirurgie I. 3. 2. La radiothérapie I. 3. 3. Les traitements médicamenteux (chimiothérapie) II. Les microtubules II. 1 Structure des microtubules II. 1. 1 Structure générale II. 1. 2 Les tubulines II. 2. La dynamique des microtubules II. 2. 1 Cinétique d'assemblage et désassemblage des microtubules in vitro II. 2. 2 Cinétique d'assemblage et désassemblage des microtubules in vivo II. 2. 3 Les protéines associées aux microtubules II. 3 Rôle des microtubules dans les cellules II. 3. 1 Organisation et rôle des microtubules en interphase II. 3. 2 Organisation et rôle des microtubules en mitose III. Les poisons du fuseau III. 1 Généralités III. 2 Fixation des MTAs sur la tubuline III. 2. 1 Sites de fixation des MDAs III. 2. 2 Sites de fixation des MSAs III. 3 Mécanisme d'action des MTAs III. 3. 1 Effets des MTAs sur la dynamique des microtubules in vitro - 1 - - 14 - - 14 - - 14 - - 15 - - 17 - - 21 - - 21 - - 22 - - 22 - - 28 - - 28 - - 28 - - 29 - - 36 - - 36 - - 41 - - 45 - - 49 - - 49 - - 50 - - 56 - - 56 - - 57 - - 58 - - 63 - - 66 - - 67 - III. 3. 2 Effets des MTAs sur la dynamique des microtubules dans les cellules III. 3. 3 Effets antimitotiques des MTAs III. 4 Utilisation clinique des MTAs III. 4. 1 Les MTAs en chimiothérapie III. 4. 2 Mécanisme d'action des MTAs dans les tumeurs III. 4. 3 Toxicité des MTAs III. 5 Mécanismes de résistance aux MTAs III. 5. 1 Altération de la cible des MTAs III. 5. 2 Surexpression des pompes d'efflux membranaires III. 5. 3 Altérations de protéines associées aux microtubules III. 5. 4 Autres mécanismes de résistance III. 6 Combinaison de drogues - 68 - - 70 - - 73 - - 73 - - 73 - - 78 - - 79 - - 80 - - 83 - - 83 - - 84 - - 84 - OBJECTIFS - 87 - MATERIELS ET METHODES - 89 - RESULTATS - 101 - 1. Identification du composé carba1 - 102 - 1. 1 Choix de la banque de molécules à cribler 1. 2 Criblage chimique en létalité synthétique 1. 3 Sélection du carbazole le plus efficace 1. 3. 1 Effets des dérivés de carbazole sur la viabilité des cellules HeLa 1. 3. 2 Effets de la combinaison carbazole/paclitaxel sur la viabilité des cellules HeLa 1. 3. 3 Synergie entre le composé carba1 et le paclitaxel - 102 - - 103 - - 104 - - 104 - - 106 - - 109 - 2. Analyse des effets de la combinaison carba1/PTX dans les cellules 2. 1 Effets de la combinaison carba1/PTX sur les différentes phases du cycle cellulaire 2. 1. 1 Carba1/PTX bloque les cellules en phase G2/M 2. 1. 2 Carba1/PTX cause l'apparition de fuseaux mitotiques anormaux 2. 1. 3 Carba1/PTX favorise l'apoptose des cellules 2. 2 Comparaison des effets de carba1/PTX à ceux causés par carba1 et le paclitaxel à des concentrations cytotoxiques 2. 2. 1 Des concentrations cytotoxiques de carba1 et de paclitaxel causent un arrêt des cellules en phase G2/M 2. 2. 2 Carba1 accentue les effets du paclitaxel dans les cellules 3. Recherche de la cible du composé carba1 3. 1 Carba1 n'altère pas le réseau de microtubules en interphase 3. 2 Effets de carba1 sur un ensemble de kinases 3. 3 Recherche de cibles potentielles de carba1 par criblage génétique chez la levure 3. 3. 1 Carba1 potentialise les effets du paclitaxel dans la levure 3. 3. 2 Criblage génétique chez la levure 3. 3. 3 Cible(s) potentielle(s) de carba1 3. 4 Effets de carba1 sur la tubuline in vitro - 2 - - 110 - - 110 - - 110 - - 111 - - 114 - - 115 - - 115 - - 117 - - 119 - - 119 - - 120 - - 121 - - 121 - - 122 - - 124 - - 125 - 3. 4. 1 Carba1 est un agent dépolymérisant les microtubules 3. 4. 2 Carba1 se fixe sur ou à proximité du site colchicine 3. 4. 3 Carba1 diminue la vitesse de croissance des microtubules 4. Analyse du mécanisme d'action de la combinaison carba1/PTX - 125 - - 126 - - 127 - - 129 - 4. 1 Analyse des effets de carba1/PTX sur l'instabilité dynamique des microtubules dans les cellules 4. 2 Analyse des effets de carba1/PTX sur la cinétique d'assemblage de la tubuline in vitro - 129 - - 130 - 5. Analyse de l'efficacité thérapeutique de la combinaison carba1/PTX - 132 - 5. 1 Analyse de la toxicité de carba1 5. 1. 1 Analyse de la cytotoxicité de carba1 sur différentes lignées cancéreuses humaines 5. 1. 2 Analyse de la totoxicité de carba1 sur modèle animal - 132 - - 132 - - 133 - 5. 2 Analyse de l'efficacité anti-tumorale de la combinaison carba1/PTX dans un modèle murin 5. 2. 1 Description et caractéristiques du modèle animal utilisé 5. 2. 2 Posologie de carba1 et du paclitaxel in vivo 5. 2. 3 Effets carb1/PTX sur un modèle de cancer mammaire murin aggressif, essai 1 5. 2. 4 Effets carb1/PTX sur un modèle de cancer mammaire murin aggressif, essai 2 - 134 - - 135 - - 136 - - 136 - - 140 - DISCUSSION ET PERSPECTIVES - 145 - CONCLUSION - 161 - ANNEXE 1 - 163 - ANNEXE 2 - 169 - REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES - 173 - - 3 - - 4 - Liste des publications, des communications et des formations Publications A novel derivative carbazole that targets the tubulin colchicine binding site and synergizes with paclitaxel. (En cours de rédaction). Communications 2017 : Présentation d'un Poster à l'ASCB EMBO (Philadelphie) 2017 : Présentation orale lors du congrès nationale France microtubule (Versaille) 2017 : Présentation orale lors de la journée annuelle des doctorants (UGA) 2016 et 2017 : Présentation d'un Poster au CLARA (Cancéropôle Lyon Auvergne-Rhône- Alpes) Formations Obtention du Label RES (Recherche et Enseignement) : 120h Diplôme expérimentation animale de niveau 1 et 2 - 5 - Table des figures Figure 1. Les étapes de la cancérisation . 15 Figure 2. Les caractéristiques de la cellule cancéreuse . 16 Figure 3. Les étapes de la mitose . 18 Figure 4. Régulation du cycle cellulaire . 19 Figure 5. Mécanisme du checkpoint mitotique . 20 Figure 6. Structure d'un microtubule et de ses sous-unités . 29 Figure 7. Alignement des séquences primaires des tubulines a et b . 30 Figure 8. Structure tridimensionnelle de l'hétérodimère de tubuline a et . 31 Figure 9. Les domaines fonctionnels des tubulines a et . 32 Figure 10. Localisation des modifications post-traductionnelles des tubulines a et b . 35 Figure 11. Représentation schématique de la polymérisation des microtubules in vitro . 36 Figure 12. Mécanisme de nucléation des microtubules in vitro . 37 Figure 13. Coiffe de GTP à l'extrémité croissante des microtubules . 38 Figure 14. Instabilité dynamique des microtubules . 39 Figure 15. Représentation schématique du processus de tapis roulant . 40 Figure 16. Technique permettant de mesurer la dynamique des microtubules in vitro . 41 Figure 17. Mécanisme de nucléation des microtubules in vivo . 42 Figure 18. Nucléation à partir des COMT centrosomaux . 43 Figure 19. Nucléation à partir des COMT non-centrosomaux . 43 Figure 20. Technique du plus end tracking . 45 Figure 21. Régulation négative des protéines EBs par des MAPs structurales . 48 Figure 22. Organisation du réseau de microtubules dans les cellules en interphase . 49 Figure 23. Représentation schématique du transport intracellulaire par les kinésines et les dynéines . 50 Figure 24. Organisation des microtubules au cours de la mitose . 51 Figure 25. Composition du fuseau mitotique . 51 Figure 26. Représentation schématique de l'alignement des chromosomes par des protéines motrices . 53 Figure 27. Représentation schématique du mécanisme DCP . 53 - 6 - Figure 28. Représentation schématique des différentes configurations d'attachement des kinétochores aux microtubules du fuseau mitotique . 54 Figure 29. Sites de fixation des MTAs sur la tubuline . 57 Figure 30. Fixation des MDAs sur le site colchicine . 59 Figure 31. Fixation des MDAs sur le site vinca . 60 Figure 32. Fixation des MDAs sur le site maytansine . 62 Figure 33. Fixation des MDAs sur le site pironétine . 63 Figure 34. Fixation des MSAs sur le site taxane . 64 Figure 35. Mode d'action du paclitaxel . 65 Figure 36. Fixation des MSAs sur le site laulimalide/péloruside . 66 Figure 37. Effets du paclitaxel sur l'assemblage des microtubules in vitro . 67 Figure 38. Effets de la vinblastine sur l'assemblage des microtubules in vitro . 68 Figure 39. Effets des MTAs à forte concentration dans les cellules . 69 Figure 40. Effets des MTAs sur le réseau de microtubules . 70 Figure 41. Effets du paclitaxel sur le fuseau mitotique . 71 Figure 42. À faible concentration, le paclitaxel détruit les cellules tumorales en induisant des divisions multipolaires . 72 Figure 43. Représentation schématique des phénotypes mitotiques les plus observés dans les cellules traitées avec des MDAs . 72 Figure 44. Mécanismes d'action potentiels du paclitaxel sur les cellules tumorales . 75 Figure 45. Les microtubules dans les neurones . 79 Figure 46. Alignement des séquences des régions riches en leucine de la tubuline humaine . 82 Figure 47. Modification de la taille du site taxane de la tubuline bIII . 82 Figure 48. Mécanisme d'action des transporteurs de la famille ABC . 83 Figure 49. Effets du paclitaxel sur la viabilité des cellules HeLa . 103 Figure 50. Principe du criblage pour l'identification de composés potentialisateurs de l'effet du paclitaxel . 103 Figure 51. Dérivés de carbazole issus du criblage . 104 Figure 52. Effets des dérivés de carbazole sur la viabilité des cellules HeLa . 105 Figure 53. Analyse de la sensibilisation des cellules au paclitaxel par les dérivés de carbazole sélectionnés à l'issue du criblage . 108 Figure 54. Réduction de l'IC50 du paclitaxel en présence de T4, T21, T30 et T32 . 109 Figure 55. Synergie entre le composé carba1 et le paclitaxel . 110 - 7 - Figure 56. Caractérisation des effets de carba1/PTX sur la progression du cycle cellulaire . 111 Figure 57. Carba1/PTX bloque les cellules en prométaphase et provoque l'apparition de cellules aneuploïdes et/ou plurinucléées . 113 Figure 58. Carba1/PTX favorise la mort des cellules par apoptose . 115 Figure 59. Caractérisation des effets de carba1 et du paclitaxel à forte concentration sur le cycle cellulaire . 116 Figure 60. Effets de carba1 et du paclitaxel à forte concentration sur les cellules en mitose . 118 Figure 61. Effets de carba1 sur le réseau microtubulaire des cellules HeLa . 120 Figure 62. Effets de carba1 sur un ensemble de kinases . 121 Figure 63. Effets de carba1, du paclitaxel et d'une combinaison de carba1/PTX sur la viabilité des levures . 122 Figure 64. Localisation de CENP-E en présence de carba1 . 125 Figure 65. Carba1 inhibe la polymérisation des microtubules . 126 Figure 66. Carba1 se fixe sur ou à proximité du site colchicine . 127 Figure 67. Effets de carba1 sur les paramètres d'instabilité dynamique in vitro . 128 Figure 68. Effets de carba1/PTX sur les paramètres d'instabilité dynamique dans les cellules . 130 Figure 69. Effets de carba1/PTX sur l'assemblage des microtubules in vitro . 131 Figure 70. Cytotoxicité de carba1 sur des lignées cancéreuses humaines . 133 Figure 71. Analyse de la toxicité de carba1 grâce à un modèle de xénogreffes sur membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet . 134 Figure 72. Sensibilisation des cellules 4T1rvluc2 au paclitaxel par carba1 . 136 Figure 73. Schéma expérimental du modèle d'allogreffes de cellules 4T1rvluc2, utilisé pour tester l'efficacité anti-tumorale de carba1/PTX, lors du premier essai . 137 Figure 74. Effets de carba1/PTX sur la croissance tumorale, essai 1 . 138 Figure 75. Effets de carba1/PTX sur l'évolution métastatique . 139 Figure 76. Schéma expérimental du modèle d'allogreffes de cellules 4T1rvluc2, utilisé pour tester l'efficacité anti-tumorale de carba1/PTX, lors du deuxième essai . 140 Figure 77. Courbe de survie des souris traitées ou non au cours de la seconde étude sur modèle animal . 141 Figure 78. Effets de carba1/PTX sur la croissance tumorale par mesure au pied à coulisse, essai 2 . 142 - 8 - Figure 79. Effets de carba1/PTX sur la croissance tumorale par imagerie de bioluminescence, essai 2 . 142 Figure 80. Fixation d'un dérivé de carbazole sur le site colchicine . 147 Figure 81. Comparaison des effets de carba1, UA62784 et GSK92325 sur la localisation de CENP-E au cours de la mitose . 150 Figure 82. Sensibilité des MEF LKB1 déficientes au composé carba1 . 165 Figure 83. Effets anti-tumoral de carba1 sur un modèle d'embryon de poulet . 167 Figure 84. Sensibilité des MEF LKB1 déficientes pour la combinaison carba1/PTX . 168 Figure 85. Effets de carba1 seul sur la croissance tumorale des allogreffes 4T1rvluc2 . 170 Figure 86. Évolution du poids des souris au cours de la première étude de l'effet anti- tumoral de la combinaison carba1/PTX sur modèle murin . 170 Figure 87. Analyse en bioluminescence de la croissance tumorale (première étude sur modèle murin) . 171 Figure 88. Analyse de l'envahissement ganglionnaire des souris après 28 jours de traitement . 171 Figure 89. Évolution du poids des souris (seconde étude de l'effet anti-tumoral de la combinaison carba1/PTX sur modèle murin) . 172 Figure 90. Évolution de la croissance des tumeurs primaires pour chaque souris de chaque groupe (seconde étude de l'effet anti-tumoral de la combinaison carba1/PTX sur modèle murin) . 172 - 9 - Table des tableaux Tableau 1. Les poisons du fuseau, indications thérapeutiques et toxicités (quelques exemples) . 25 Tableau 2. Localisation tissulaire et chromosomale de quelques isotypes de la tubuline b humaine . 33 Tableau 3. Principales MAPs stabilisatrices des microtubules . 46 Tableau 4. Principales MAPs déstabilisatrices des microtubules . 47 Tableau 5. Temps de doublement de la taille des tumeurs (en jour) : Comparaison entre les modèles précliniques in vivo et les patients . 74 Tableau 6. Exemples d'altérations de l'expression des isotypes de tubuline b dans les cancers . 81 Tableau 7. Composition du mix pour les études de TIRF . 100 Tableau 8. Présentation de certains gènes dont la surexpression permet la survie des levures sur un milieu toxique carba1/PTX . 123 - 10 - Liste des abréviations APC/C : Anaphase promoting complex ATP-Binding-Cassette : Transporteurs ABC Bcl-2 : B-cell lymphoma 2 CAM : Membrane chorio-allantoïdienne CDC25 : Cell division cycle-25 Cdk : Cyclin dependent kinase CENP-E : Centrosome protein E CI : Indice de combinaison COMT : Centre organisateur des microtubules CPRC : Cancer de la prostate résistant à la castration DCP : Depolymerisation-coupled tension GCP : g-Tubulin complex proteins GDP : Guanosine diphosphate GTP : Guanosine 5'-triphosphate g-TuSC : g-Tubulin complex small complex IP : Iodure de propidium KT : Kinétochore MAP : Protéine associée aux microtubules MCC : Mitotic checkpoint complex MDA : Microtubules destabilizing agent MEF : Fibroblastes embryonnaires de souris MPT : Modification post-traductionnelle MRP1, 2 : Multidrug-resistance-associated protein 1, 2 MSA : Microtubules stabilizing agent MT : Microtubule MTA : Microtubules targeting agent PCM : Matrice péricentriolaire P-gp : Glycoprotéine P P/S : Pénicilline/streptomycine PTX : Paclitaxel RA : Récepteurs aux androgènes - 11 - SAC : Spindle assembly checkpoint SVF : Sérum de veau fœtal TCP : Tubuline carboxy peptidase TIRF : Total internal reflection fluorescence microscopy TMD : Domaines transmembranaires TTL : Tubuline tyrosine ligase - 12 - Introduction - 13 - Introduction I. Le cancer : généralités et traitements I. 1 Généralités Selon le dernier rapport du Centre international de recherche sur le cancer (CIRC), en 2014, 14, 1 millions de nouveaux cas de cancer ont été diagnostiqués dans le monde et 8, 2 millions de personnes sont décédées d'un cancer. En France, le nombre de nouveaux cas de cancer a été estimé à 400000 : 214000 chez les hommes et 186000 chez les femmes, en 2017. C'est la première cause de mortalité prématurée, devant les maladies cardiovasculaires. Le cancer est la première cause de mortalité chez l'homme et la deuxième chez la femme. Les trois cancers les plus fréquents chez l'homme sont ceux de la prostate, du poumon et du côlon-rectum. Chez la femme, ce sont les cancers du sein, du côlon-rectum et du poumon. Cependant, il a été observé une diminution du taux d'incidence des cancers chez les hommes (- 1, 3 % par an entre 2005 et 2012), due à une réduction du nombre de cancers de la prostate, et une stabilisation de ce taux chez les femmes ( 0, 2 % par an), liée à la baisse du nombre de cancers du sein. Le taux de mortalité est également en constante diminution depuis 25 ans. Cela résulte d'une amélioration des méthodes de diagnostic qui permettent de déceler les cancers à un stade plus précoce et donc de faciliter la prise en charge des patients, mais également de la découverte de nouveaux traitements (Institut National du Cancer, 2017). L'apparition de cancer peut être due à des facteurs exogènes tels que la consommation de tabac, d'alcool, un comportement alimentaire non contrôlé ainsi qu'à l'exposition aux UV, aux radiations, à des agents chimiques mutagènes, etc. Cette maladie peut également être causée par des facteurs génétiques. En effet, lorsque plusieurs personnes d'une même famille sont atteintes d'un type de cancer similaire, il se peut que l'apparition du cancer soit due à la mutation d'un gène qui se transmet de génération en génération (cancer héréditaire). On estime que 5 à 10% des cancers du sein sont héréditaires. I. 2 Qu'est qu'un cancer ? Le cancer est un processus en plusieurs étapes au cours duquel les cellules subissent de profonds changements métaboliques et comportementaux, les amenant à proliférer de manière excessive, à échapper à la surveillance du système immunitaire et à envahir les tissus distaux pour former des métastases (Merlo et al. , 2006). - 14 - Introduction I. 2. 1 Caractéristiques du cancer a. Les étapes de cancérisation On distingue quatre étapes majeures lors du développement du cancer. La phase d'initiation correspond à l'apparition de mutations génétiques contrôlant des processus physiologiques essentiels à l'équilibre cellulaire. Vient ensuite la phase de progression tumorale qui correspond à la multiplication de la cellule mutée et l'apparition d'une masse constituée de cellules identiques. Dans le cas de tumeurs solides, ces cellules sont cohésives entre elles et forment donc une structure compacte que l'on appelle tumeur primaire (Fig. 1). Au début de la phase de progression, les cellules mutées gardent leur structure ainsi que leur fonction au sein du tissu. Puis elles acquièrent d'autres mutations et perdent peu à peu leur identité. Plus la tumeur crot, plus les cellules ont besoin de nutriments et d'oxygène afin de continuer à proliférer. Pour cela de nouveaux vaisseaux sanguins vont venir irriguer les cellules tumorales et leur apporter les éléments nutritionnels. C'est l'étape d'angiogenèse. Enfin, le processus métastatique débute lorsqu'une cellule de la tumeur primaire acquiert la capacité à se détacher du tissu et à migrer vers les organes voisins puis jusqu'au vaisseaux sanguins ou lymphatiques afin d'atteindre de nouveaux tissus (Wirtz et al. , 2011). Mutation génétique Tumeur primaire Angiogenèse Détachement Intravasation Cellule tumorale circulante Adhésion à la paroi du vaisseau Extravasation Croissance de la tumeur secondaire Figure 1. Les étapes de la cancérisation. Adapté de Wirtz et al. , 2011b. - 15 - Introduction b. Les caractéristiques acquises par une cellule cancéreuse Les cellules cancéreuses se distinguent des cellules normales par une dizaine de caractéristiques. Elles ont été décrites par Hanahan et Weinberg en 2011. Ce sont ces différentes caractéristiques qui vont conduire la cellule au travers des étapes de la cancérisation. Comme dit précédemment, une cellule cancéreuse est marquée par une instabilité génétique qui entrane l'apparition de mutations, un maintien de son état prolifératif associé à une résistance à la mort cellulaire, une dérégulation du métabolisme et une accélération de l'angiogenèse (Fig. 2). Les facteurs favorisant l'étape de progression sont la capacité d'échapper au système immunitaire et la promotion de l'inflammation. Enfin, l'acquisition de la mobilité et la capacité à dégrader la matrice sont les premières caractéristiques acquises par les cellules métastatiques. Maintien de la prolifération cellulaire Inactivation des gènes suppresseurs de tumeur Dérégulation de l'énergie cellulaire Résistance à la mort cellulaire Instabilité génétique et mutations Echappement au système de surveillance immunitaire Activation de l'immortalisation Inflammation Induction de l'angiogenèse Activation des capacités d'invasion et métastases Figure 2. Les caractéristiques de la cellule cancéreuse. Tiré de Hanahan et Weinberg, Cell, 2011. Afin de limiter au maximum la propagation d'une anomalie génétique et l'apparition de cancers, la division est finement régulée. En effet, le cycle cellulaire est contrôlé et des processus de surveillance, appelés points de contrôle, sont mis en place pour éliminer les erreurs. - 16 - Introduction I. 2. 2 Le cycle cellulaire et sa régulation Le cycle cellulaire regroupe l'ensemble des étapes qui séparent la naissance d'une cellule mère, de celle des deux cellules filles qui en sont issues et qui lui sont totalement identiques. Il est divisé en deux grandes périodes : l'interphase (qui comprend les phases G1 (Gap1), S, G2 (Gap2) et la mitose qui permet une division équitable de l'ADN entre les deux cellules filles. a. Interphase L'interphase est la première étape du cycle cellulaire et est caractérisée par une augmentation de la masse cellulaire. Elle est subdivisée en plusieurs phases. Les cellules en phase G0 sont en quiescence et attendent un signal de croissance afin d'entrer en phase G1, qui constitue l'étape la plus longue du cycle. La cellule crot jusqu'à atteindre sa taille maximale et vérifie si son matériel génétique ne comporte aucune erreur. Cette phase est marquée par une forte synthèse de protéines puisque la cellule se prépare à la phase suivante, à savoir la phase de réplication (S). Durant cette phase, la cellule double son ADN et possède alors des chromosomes à deux chromatides. Enfin, lors de la phase G2, la cellule se prépare à l'étape de division appelée mitose. b. La mitose C'est au cours de la mitose que les chromosomes et le cytoplasme se séparent pour former deux cellules filles. La mitose se divise en plusieurs étapes (Mcintosh, 2018) (Fig. 3). (A) La prophase : Les chromosomes se condensent. Les centrosomes dupliqués se séparent et commencent à migrer vers les pôles de la cellule. Le fuseau mitotique se forme. (B) La prométaphase : L'enveloppe nucléaire se rompt et les chromosomes s'attachent aux microtubules au niveau des kinétochores et commencent à migrer vers la plaque équatoriale (congression des chromosomes). (C) La métaphase : L'ensemble des chromosomes est attaché aux microtubules du fuseau mitotique et est aligné le long de la plaque équatoriale. (D) L'anaphase : Les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles du fuseau. (E) La télophase / cytocinèse : Les chromosomes se décondensent et l'enveloppe nucléaire se forme de nouveau. Le fuseau mitotique se désassemble. La membrane plasmique se resserre au niveau de la zone équatoriale, ce qui entrane un clivage du cytoplasme et une séparation en deux cellules filles. - 17 - (A) (B) (C) (E) (D) Introduction Enveloppe nucléaire Centrosomes Chromosomes Kinétochores Microtubules Figure 3. Les étapes de la mitose. La mitose se divise en cinq étapes. (A) Prophase, (B) Prométaphase, (C) Métaphase, (D) Anaphase, (E) Télophase / Cytocinèse. c. La régulation du cycle cellulaire Le déroulement du cycle cellulaire est finement contrôlé par la coordination entre les cyclines et les Cdks (cyclin dependent kinases). En effet, les cyclines sont des protéines qui n'ont pas d'activité propre mais qui sont indispensables au fonctionnement des Cdks (cycline- dépendantes). La synthèse des cyclines est dépendante du cycle cellulaire : la cycline B est présente en phase de mitose, la cycline D en phase G1, la cycline E en fin de phase G1 et la cycline A en phase S et en phase G2 (Obaya and Sedivy, 2002). La production des Cdks est constante au cours du cycle. Puisque leur activité catalytique n'est possible qu'en association avec une cycline (Dorée and Galas, 1994), le déroulement du cycle dépendra de la présence ou non des cyclines. Chaque couple Cycline-Cdk possède une spécificité de phase et de substrats (facteurs de transcription, protéines catalytiques) nécessaire au bon déroulement de la phase en question (Fig. 4). Le couple CyclineH-Cdk7 est un peu particulier et va permettre d'augmenter l'activité des couples CyclineD-Cdk4/6 et CyclineB-Cdk1 (Fisher, 2005). D'autres protéines interviennent également dans la régulation du cycle cellulaire, comme les kinases inhibitrices Wee1 et MYT1 qui phosphorylent Cdk1 et empêchent l'activation du couple CyclineB-Cdk1 (Ayeni and Campbell, 2014). Parmi les inhibiteurs, on trouve aussi les CKI (cycline kinase inhibitors) tels que P16INK4a, P15INK4b, P18INK4c et P19INK4d qui interfèrent dans la fixation entre Cdk4/6 et la cycline D. La famille CIP/KIP contient les inhibiteurs P21CIP1, P27KIP1 et P57KIP2 qui, quant à eux, se fixent sur le couple CyclineE-Cdk2, empêchant - 18 - Introduction son activité (Vidal and Koff, 2000). A l'inverse, les phosphatases de la famille CDC25 (Cell Division Cycle-25) tels que CDC25A, B et C déphosphorylent les Cdks phosphorylées par les kinases inhibitrices, permettant ainsi leur réactivation (Sur and Agrawal, 2015). Wee 1, MYT1 CDK7 Cycline H CDK1 Cycline B CDC25C Mitose G2 S CDK1 Cycline A CDC25B CDK2 Cycline A G1 CDK2 Cycline E CDK7 Cycline H CDK4/6 Cycline D CDC25A P21 CIP1 P27 KIP1 P57 KIP2 CDC25B P16 INK4a P15 INK4b P18 INK4c P19 INK4d Figure 4. Régulation du cycle cellulaire. d. Les points de contrôle du cycle cellulaire Le contrôle du cycle cellulaire se déroule en trois étapes. Un senseur va repérer les erreurs et transmettre le message à la cellule grâce à diverses voies de signalisation. La cellule répond à ce signal en arrêtant la progression du cycle jusqu'à ce que les erreurs soient réparées. Si les erreurs ne sont pas réparables, la cellule déclenche une apoptose. Il existe plusieurs points de contrôle. L'un d'eux permet de vérifier si l'ADN n'a pas subi de dommages au cours du cycle. Lorsque c'est le cas, la protéine P53 est activée. Cette protéine stimule la transcription de P21 qui inhibe le complexe CyclineE-Cdk2, ce qui entrane un arrêt du cycle en phase G1. De plus, en fin de phase G1, CDC25A est phosphorylée, ce qui accélère sa dégradation et empêche également la progression du cycle (Kastan and Bartek, 2004). La régulation au cours de la phase S (ADN correct avant/après réplication) se fait grâce à l'activation ou l'inhibition de CDC25A (Zhou and Bartek, 2004). - 19 - Introduction Durant la mitose, un contrôle est également présent afin de limiter au maximum une mauvaise ségrégation des chromosomes. Il est appelé SAC pour Spindle Assembly Checkpoint (Fig. 5). Lorsque qu'un chromosome n'est pas attaché correctement au fuseau mitotique, le complexe MCC (Mitotic Checkpoint Complex) constitué de Mad2, BubR1 et BuB3, se met en place. Ce complexe séquestre Cdc20 et empêche ainsi l'activation de APC/C (Anaphase Promoting Complex). Suite à l'attachement correct des chromosomes au fuseau, Cdc20 est libérée et se fixe sur APC/C. Une fois activé, celui-ci provoque l'ubiquitinylation de la cycline B et de la sécurine qui libère la séparase. Cette étape permet ainsi la séparation des chromatides lors de l'anaphase (Karess, 2005). Prométaphase Métaphase Anaphase cohésine Kinétochores non attachés Formation du complexe MCC v v Dégradation de la sécurine Clivage de la cohésine MCC bloque l'activation de APC/C v CDK1 Cycline B APC/C ubiquitinyle ses substrats CDK1 Dégradation de la Cycline B Figure 5. Mécanisme du checkpoint mitotique. (Lara-Gonzalez et al. , 2012) Le cancer s'accompagne d'une perturbation de la régulation normale du cycle cellulaire (Malumbres and Barbacid, 2001). En effet, malgré la précision de la régulation du cycle et un taux d'erreurs faible, l'apparition de cellules transformées dont la prolifération incontrôlée aboutit à un cancer reste encore trop fréquente. Les altérations que subissent les cellules et qui entrainent l'apparition de tumeurs se font principalement sur des gènes codant des protéines nécessaires à la régulation du cycle cellulaire. En effet, l'analyse moléculaire de tumeurs humaines montre par exemple que le gène codant la protéine p53 est muté dans plus de 50% des cancers (côlon, poumons, sein, cerveau, os) (Hainaut and Hollstein, 1999). La surexpression de protéines stimulatrices de la prolifération telles que la cycline D (cancer du - 20 - Introduction sein), Cdk4, ou encore l'inactivation de protéines inhibitrices de la prolifération telles que p27 (cancer du côlon, de la prostate, des poumons) ont également pu être observées (Santamaria and Ortega, 2006). I. 3 Les traitements anticancéreux Comme décrit précédemment, le cancer se caractérise principalement par une prolifération incontrôlée et l'échappement à la mort programmée (apoptose) des cellules cancéreuses. Actuellement, les traitements visent à retirer l'ensemble de ces cellules par ablation o à inhiber leur prolifération et à induire leur mort. Pour cela, plusieurs moyens sont mis à disposition : la chirurgie d'exérèse, la radiothérapie, les traitements médicamenteux. Ils peuvent être utilisés seuls ou en combinaison et sont plus ou moins ciblés. Le choix du traitement est important. En effet, il existe de multiples cancers aux caractéristiques différentes. Le choix du traitement prend en compte différents facteurs tels que le type de cancer, son stade ainsi que la vitesse de développement de la tumeur, l'organe touché, mais également les caractéristiques propres au patient comme son état de santé, son âge, son aptitude à supporter les traitements (Anne et al. , 2009). I. 3. 1 La chirurgie Pendant très longtemps, la chirurgie a été le seul traitement des tumeurs cancéreuses dites solides. Aujourd'hui, elle en reste le traitement principal et s'adresse aux formes localisées. Souvent, elle impose de retirer la tumeur ou l'organe atteint, mais également une zone de tissus sains autour de la tumeur et les ganglions voisins. Cette exérèse large permet, en principe, de ne laisser aucune cellule cancéreuse et limite les récidives. La chirurgie est souvent associée à d'autres types de traitement, tels que la radiothérapie et la chimiothérapie. Lorsqu'elles sont réalisées avant la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie sont dites néo-adjuvantes. Leur but est de faire diminuer la taille de la tumeur afin d'en faciliter l'ablation. Lorsque la chimiothérapie ou la radiothérapie sont prescrites après la chirurgie, on parle de traitements adjuvants. Leur but est d'éliminer les cellules cancéreuses qui seraient encore présentes dans l'organisme (chimiothérapie) ou au niveau de la zone concernée par la tumeur (radiothérapie), afin de limiter le risque de récidive. - 21 - Introduction I. 3. 2. La radiothérapie La radiothérapie consiste à utiliser des rayonnements pour détruire les cellules cancéreuses en bloquant leur capacité à se multiplier, tout en préservant le mieux possible les tissus sains et les organes avoisinants. Plus de la moitié des patients atteints d'un cancer sont traités par radiothérapie. Cette technique utilise différents types de rayonnements dont la caractéristique est de produire des particules ionisantes dans le milieu qu'ils traversent et ainsi provoquer la mort cellulaire par des lésions irréversibles de l'ADN. Il existe plusieurs types de radiothérapie. La radiothérapie externe consiste en l'émission de rayons en faisceau, par une machine située à proximité du patient. Ces rayons traversent la peau pour atteindre la tumeur. La radiothérapie métabolique consiste à administrer, par voie orale ou par injection intraveineuse une substance radioactive, qui se fixe préférentiellement sur les cellules cancéreuses pour les détruire. La radiothérapie métabolique est utilisée pour traiter certains cancers de la thyroïde, la maladie de Vaquez (un syndrome myéloprolifératif) et certaines métastases osseuses. Enfin, lors de la curiethérapie, des sources radioactives sont implantées directement à l'intérieur du corps de la personne malade (Cancer Info, 2009). La curiethérapie, du fait de son action ciblée, permet de limiter les effets secondaires liés aux atteintes des parties non cancéreuses. I. 3. 3. Les traitements médicamenteux (chimiothérapie) La chimiothérapie fait appel à l'ensemble des molécules chimiques utilisées en médecine à des fins de traitement. Elle occupe une place importante dans la lutte contre le cancer mais n'est pas le choix premier. En effet, elle est née de la nécessité de traiter des cancers ne pouvant être atteints par la chirurgie ou la radiothérapie. Il existe plusieurs types de chimiothérapie. La chimiothérapie curative est utilisée à des fins de guérison pour les cancers chiomiosensibles (leucémie, lymphomes, etc. ). Quant à la chimiothérapie palliative, elle vise à atteindre les métastases non accessibles lors de la généralisation du cancer. Enfin, comme décrit précédemment, la chimiothérapie peut être utilisée à la suite d'une ablation de la tumeur primaire afin d'éliminer les cellules tumorales pouvant s'être disséminées (adjuvante) ou avant une ablation afin de diminuer au maximum la taille de la tumeur (néo-adjuvante). Quelques exemples d'applications de la chimiothérapie du cancer sont présentés ci-dessous. - 22 - Introduction a. L'hormonothérapie Les hormones stéroïdiennes (œstrogènes, progestérone, androgènes, corticostéroïdes) peuvent être impliquées dans la croissance et la multiplication des cellules cancéreuses. Comme les tissus sains qui utilisent ces hormones, certaines tumeurs expriment des récepteurs hormonaux et les utilisent comme signal de prolifération. Parmi ces cancers, on trouve les cancers du sein et de l'endomètre, sensibles à l'action des œstrogènes et les cancers de la prostate sensibles à l'action des androgènes. Plusieurs types de traitement sont proposés pour les cancers hormono-dépendants. Le premier consiste à diminuer la production d'hormones en supprimant leur stimulation via une thérapie ablative ou castration chimique. Les molécules utilisées provoquent une diminution des sécrétions gonadiques d'hormones stéroïdes en bloquant leur stimulation au niveau de l'axe hypothalamo-hypophysaire (goséréline, leuproréline), ou encore la production d'œstrogènes par les ovaires et d'androgènes par les testicules. Le deuxième type de traitement utilise des inhibiteurs (exémestane, anastrozole, létrozole) qui interfèrent dans la synthèse des hormones. Un troisième moyen est d'utiliser des molécules prenant la place des œstrogènes ou androgènes au niveau de leurs récepteurs en bloquant ainsi l'accès (tamoxifène, létrozole) (Robert, 2010). b. L'immunothérapie L'immunothérapie consiste à utiliser les éléments du système immunitaire (SI) pour lutter contre le cancer. Elle peut être utilisée seule ou en combinaison avec un autre traitement, ce qui est souvent le cas. Il existe deux types d'immunothérapie : l'immunothérapie non spécifique et l'immunothérapie spécifique. La première consiste à traiter les patients avec un groupe de protéines appelés cytokines qui permettent l'activation des défenses immunitaires. La deuxième, comme son nom l'indique va chercher à cibler de façon plus spécifique les cellules cancéreuses à l'aide d'anticorps. C'est le cas par exemple du Trastuzumab, utilisé pour traiter le cancer du sein au stade précoce HER2 positif. Le récepteur HER2 est surexprimé dans 20 à 30% des cancers du sein primitifs. L'utilisation du Trastuzumab, qui se fixe sur ce récepteur, bloque la voie de signalisation HER2 et réduit la prolifération des cellules tumorales. Les cellules cancéreuses sont également capables de détourner le SI afin d'éviter d'être attaquées et détruites. Pour cela, la tumeur déclenche des mécanismes qui inactivent le SI par le biais de points de contrôle (CTLA-4, PD-1, PD-L1). La liaison de la protéine PD-L1, présente sur la surface des cellules tumorales, au récepteur PD-1 des lymphocytes T entrane l'inactivation de ces derniers. Le blocage de cette liaison par - 23 - Introduction l'emploi d'anticorps permet de réactiver le SI qui peut lutter de nouveau contre les cellules cancéreuses (anti-PD-1 : Nivolumab ; anti-PD-L1 : Pembrolizumab) (Ligue contre le cancer). c. Les molécules ciblant l'ADN Le mode d'action de ces molécules est un blocage de la réplication de l'ADN et de la transcription afin de limiter la prolifération des cellules cancéreuses. Parmi ces molécules on trouve par exemple les agents alkylants qui se fixent de manière covalente à l'ADN, les inhibiteurs de la topoisomérase qui induisent des cassures mono ou bicaténaires, des agents intervenant dans la synthèse de l'ADN (anti-métabolites). d. Les poisons du fuseau Le fuseau mitotique est un élément clef lors de la division cellulaire. Il permet en effet la séparation des chromosomes en deux parts égales. Ce fuseau est constitué de petites sous- unités protéiques appelées tubuline, qui s'associent entre elles pour former les microtubules (MTs). Il s'agit d'une structure très dynamique. En effet, les sous-unités de tubuline s'assemblent et se désassemblent constamment afin d'assurer le bon déroulement du cycle. Les poisons du fuseau constituent un ensemble de molécules capables d'interagir avec les MTs et d'en altérer la dynamique. Ces molécules sont connues pour bloquer le cycle cellulaire en mitose et sont considérées comme des antimitotiques (Jordan and Wilson, 2004). En effet, l'altération de la dynamique des MTs par ces molécules entrainent un blocage des cellules en mitose suivis d'une mort cellulaire. À l'origine, les poisons du fuseau ont été isolés à partir d'extraits d'origine naturelle. Les premiers à avoir été découverts sont les alcaloïdes de la pervenche (vinca-alcaloïde) suivis du paclitaxel, purifié à partir de l'écorce de l'if. Puis de nombreux analogues structuraux semi-synthétiques ainsi que de nouvelles familles chimiques ont été développés. Le tableau 1 représente quelques exemples de poisons du fuseau mis sur le marché et utilisés en chimiothérapie ainsi que leurs toxicités connues. - 24 - Introduction Nom de la molécule Nom du traitement Vincristine Oncovin Indications Toxicités Leucémie aige lymphoblastique, Lymphomes malins, Myélome multiple, Cancer du sein métastatique et du poumon à petites cellules, Cancer pédiatrique (sarcome d'Ewing, neuroblastome) Hématologique, Neurologique (Toxicité principale) : neuropathie périphérique, sensitivo-motrice, atteignant parfois le système nerveux centrale, Nausées et vomissements Vinblastine Velbé Lymphomes malins, Cancer testicule, sein, ovaires, rein, vessie, Sarcome de Kaposi, Choriocarcinome Hématologique (en première ligne) : leucopénie, Neurologique : neuropathie périphérique sensitivo- motrice, Nausées et vomissements Neuropénies sévères, Neurotoxicités : atteinte Vinorelbine Navelbine Cancer du sein métastatique, Cancer du poumon non à petites cellules périphérique, sensorielle, motrice, parésies intestinales entrainant la Vinflunine Javlor Carcinome urothélial avancé ou métastatique en cas d'échec d'un traitement à base de platine Eribuline Halaven Cancer du sein métastatique ou localement avancé en troisième ligne Auristatine Adcetris anaplasique à grande cellules (couplé à Lymphome hodgkinien, lymphome Paclitaxel Taxol un anti-CD30) Cancer des ovaires en première ligne (cisplatine, carboplatine), Cancer des ovaires en deuxième ligne, Cancer des poumons non à petites cellules métastatique ou localement avancé (cisplatine), Sarcome de Kaposi lié au SIDA après échec de la doxorubicine liposomale Cancer des ovaires, sein (métastatique ou situation adjuvante), poumon non à Docétaxel Taxotère petites cellules, gastrique métastatique, des voies aérodigestives supérieures (cisplatine, 5-fluorouracile) Cancer de la prostate en phase Cabazitaxel Jevtana d'insensibilité au traitement hormonal (prednisone, prednisolone) Ixabepilone (épothilone) Emtansine (maytansine) Ixempra Cancer du sein métastatique après échec d'un Anthracycline et d'un Taxane Kadcyla traitment taxane et trastuzumab) (couplé Cancer du sein métastatique (après au trastuzumab) constipation, Nausées, vomissements, alopécie Neuropénies sévères, Anémie fréquente mais grave chez 20% des patients, Neurotoxicités, Stomatite, nausées, vomissements Hématologique, Neuropathies périphériques, Nausées, vomissements Neuropathie périphérique sensitive, neutropénie, nausées, thrombopénie Réactions d'hypersensibilté, Hématologique (prédominant sur la lignée granulocytaire), Neurologique (plus importante avec le paclitaxel que le docétaxel), Myalgies, Arthralgies, Alopécie fréquente, Nausées, vomissements Neuropathie périphérique, anémie, vomissements, naussées Tableau 1. Les poisons du fuseau, indications thérapeutiques et toxicités (quelques exemples). Les mots en vert correspondent au nom des molécules utilisés en association avec le traitement initial (Robert, 2015). Bleu : drogues du site Vinca ; Vert : drogues du site Taxane ; Rose ; drogue du site Maytansine (voir la partie III. 2, p57). - 25 - Introduction e. Autres traitements La plupart des traitements anticancéreux entrainent l'apparition d'effets secondaires importants ce qui en limite l'utilisation. En effet, contrairement à la chirurgie ou à la radiothérapie, la plupart des chimiothérapies constituent un traitement systémique, c'est à dire que tous les organes du corps sont exposés. C'est toutefois intéressant dans certain cas, notamment après une chirurgie, afin d'éliminer les cellules cancéreuses résiduelles ou en cas de cancer métastatique. Cependant, de nombreuses recherches visent à optimiser la distribution des médicaments au niveau de la tumeur afin de diminuer la toxicité systémique. Il existe différents types de ciblage. Le ciblage passif repose sur les caractéristiques particulières de l'environnement tumoral : pH diminué, vascularisation plus perméable aux systèmes particulaires que la vascularisation des tissus normaux, architecture des vaisseaux anarchique. Les molécules sont enfermées dans des vecteurs tels que des liposomes ou des nanoparticules qui utilisent ces particularités afin de libérer les drogues au niveau de la tumeur. Actuellement, quelques molécules utilisées sous forme liposomale (Doxorubucine (Doxil), Vincristine (Marqibo), Vinorelbine (Alocrest) ou sous forme nanoparticulaire (Paclitaxel (Abraxane, Genexol) sont trouvées en clinique. Le ciblage actif quant à lui, utilise des moyens de reconnaissance spécifiques vis à vis de la tumeur (épitopes, récepteurs, etc. ). Les molécules sont enfermées dans des vecteurs portant des anticorps dirigés contre des protéines spécifiques de la tumeur. Ce type de traitement est en cours d'étude (Danhier et al. , 2010). L'une des nouvelles thérapies prometteuses et qui constitue un autre type de ciblage actif est la technique d'immunoconjuguaison. Cette méthode consiste en la liaison entre un anticorps et une petite molécule cytotoxique (Vigne and Sassoon, 2014). Enfin, la thérapie génique est également une technique étudiée afin de cibler plus précisément les tumeurs. En effet, ces maladies sont dues à l'apparition d'anomalies génétiques et il est logique de penser pouvoir guérir les cancers en réparant l'ADN. Le problème majeur est que les altérations génomiques des cancers sont multiples et changeantes, ce qui en complique le traitement. - 26 - Introduction Bien que l'arsenal thérapeutique pour traiter les cancers soit de plus en plus développé, les effets secondaires et l'apparition de résistances en compliquent l'utilisation. La découverte de nouvelles molécules capables dagir seules ou en combinaison avec d'autres médicaments reste un enjeu de taille. Dans cette étude, nous nous sommes particulièrement intéressés aux poisons du fuseau. En effet, encore aujourd'hui les MTs restent une cible validée en thérapie anticancéreuse. - 27 - Introduction II. Les microtubules Les microtubules (MTs), au même titre que l'actine, les filaments intermédiaires et les septines, font partie du cytosquelette des cellules eucaryotes (Mostowy and Cossart, 2012). Ces différentes structures interagissent afin de maintenir l'intégrité de la cellule. Le cytosquelette microtubulaire joue différents rôles clefs au sein des cellules. En effet, il permet le maintien de la forme de la cellule, les transports intracellulaires, la mobilité, la signalisation et est indispensable à la division cellulaire. II. 1 Structure des microtubules II. 1. 1 Structure générale Les MTs sont des polymères formés à partir d'une protéine, la tubuline. Celle-ci est elle-même un hétérodimère comportant deux sous-unités protéiques globulaires, la tubuline a et la tubuline , solidement reliées de façon non covalente (Fig. 6) (Downing and Nogales, 1998a). Ces dimères de 8nm de long sont capables de s'associer selon une conformation tête- à-queue le long de l'axe longitudinal du MT. En effet, la tubuline d'un premier hétérodimère s'associe à la tubuline a de l'hétérodimère adjacent et ainsi de suite jusqu'à la formation de protofilaments linéaires. Puis, l'interaction latérale entre les tubulines a (a-a) et les tubulines (-) permet l'association des protofilaments entre eux (Desai and Mitchison, 1997). Cette association entrane tout d'abord la formation d'un feuillet plan qui se replie ensuite afin de former un tube creux de 25nm de diamètre appelé MT (Chrétien et al. , 1995). Bien que le nombre de protofilaments par MT in vitro peut varier entre 10 et 18, in vivo, un MT est composé de 13 protofilaments (Chretien et al. , 1992). Lors de la formation du MT, les protofilaments adjacents se décalent les uns par rapport aux autres, ce qui se traduit par l'apparition d'une structure en hélice avec un pas de 12nm. Ce décalage fait apparatre, après la formation du MT, une ligne de suture qui fait intervenir des interactions latérales entre les tubulines a et (Metoz et al. , 1997). Chaque protofilament d'un MT est assemblé à partir de sous-unités orientées dans la même direction et les protofilaments s'associent eux-mêmes parallèlement. Cette particularité est à l'origine de la polarité structurale des MTs : l'une des extrémités expose la tubuline , alors que l'autre extrémité expose la tubuline a. Les MTs présentent aussi une polarité dynamique : l'extrémité exposant la sous-unité b incorpore plus facilement les dimères - 28 - Introduction de tubuline que l'extrémité exposant la sous-unité a. Elles sont dénommées respectivement extrémité plus et extrémité moins . Tubuline 8 nm Hétérodimère de tubuline ( sous-unité de microtubule) Protofilament Extrémité plus (E) 10 nm e l a n i d u t i g n o L Ligne de suture (A) Tubuline (B) Extrémité moins (C) Microtubule (D) 50 nm (F) Figure 6. Structure d'un microtubule et de ses sous-unités. (A) Hétérodimère de tubuline a et associées par liaison non covalente. La molécule de GTP est représentée en orange. (B) Représentation schématique d'un dimère de tubuline et d'un protofilament. (C) Les protofilaments s'associent entre eux grâce aux contacts latéraux entre les tubulines a (a-a) et les tubulines (-). (D) Une association de 13 protofilaments forme un MT. (E) Photographie en microscopie électronique d'une coupe transversale d'un MT montrant un anneau de 13 protofilaments. (F) Photographie en microscopie électronique d'un segment de MT. Adapté de Kollman et al. , 2011 et Alberts et al. , 2002. II. 1. 2 Les tubulines La tubuline fait partie des protéines les plus abondantes présentes chez tous les eucaryotes. Les tubulines a et ont été découvertes en 1968 par Weisenberg. Vient ensuite la découverte d'autres familles de tubuline qui s'élèvent aujourd'hui au nombre de 6. Les tubulines a, b et g sont trouvées chez tous les eucaryotes contrairement aux tubulines d, e, répandues mais non ubiquitaires et la tubuline x, présente uniquement chez les kinétoplastidés (Oakley, 2000). Seules les tubulines a, b et g seront détaillées ici. a. Les tubulines a et Les tubulines et sont des protéines globulaires d'environ 450 acides aminés et ont un poids moléculaire de 55kDa. Elles sont très similaires et présentent 40 à 50% d'homologie. Un alignement de séquence réalisé par Nogales et ses collaborateurs en 1998 (Nogales et al. , - 29 - Introduction 1998b) a permis de déterminer les différences entre les monomères et au niveau de la structure primaire. Ainsi ils ont montré la présence d'une insertion de deux résidus (à la position 45-46) et une insertion de 8 résidus (à la position 361-368) sur la tubuline . L'absence des 8 résidus sur la tubuline permet la formation d'une poche o vient se fixer le paclitaxel (PTX) (Fig. 7). Le PTX est une molécule utilisée en thérapie anticancéreuse et stabilisant les MTs (Kumar, 1981). Les tubulines et sont composées de deux feuillets de 6 et 4 brins (B1-B10) et de 12 hélices (H1-H12) (Nogales et al. , 1998b). Domaine N-Terminal Domaine Intermédiaire Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Tubuline Domaine C-Terminal Po che PTX Figure 7. Alignement des séquences primaires des tubulines a et b. Les tubulines sont issues de cerveaux de cochon. Les éléments de la structure secondaire sont représentés sous les séquences. Les lettres H correspondent aux hélices a et les lettres B aux brins de feuillets b. Les résidus impliqués dans l'interaction avec la guanosine 5'-triphosphate (GTP) sont encadrés en rouge et ceux impliqués dans l'interaction avec le paclitaxel (PTX) sont encadrés en noir. L'insertion de 8 résidus à la position 361-368 sur la tubuline a forme une grande boucle B9-B10. Au niveau de la tubuline b, cette boucle est plus petite et permet la fixation du PTX. Adapté de Amos and Lwe, 1999 ; Eva Nogales et al. , 1998. La structure tridimensionnelle de ces tubulines a été mise en évidence dans les années 1990 grâce à la cristallographie électronique de feuillets de protofilaments obtenus en présence d'ions de Zinc et de PTX (Nogales et al. , 1995). Dans les années suivantes, l'amélioration de la résolution de la cristallographie électronique permet une description plus précise de leur organisation structurale (Fig. 8) (Nogales et al. , 1998a). - 30 - Introduction (-) ( ) Tubuline Tubuline Figure 8. Structure tridimensionnelle de l'hétérodimère de tubuline a et . Les feuillets sont représentés en bleu et les hélices a en rouge. Le GTP, la guanosine diphosphate (GDP) et le PTX (noté TAX) sont représentés en vert. La flèche indique l'axe du MT ainsi que sa polarité. Adapté de Nogales et al. , 1998a. Les sous-unités et sont toutes deux constituées de trois domaines fonctionnels (Fig. 9). Le domaine N-terminal (1-205 acides aminés) forme un pli de Rossmann constitué de 5 hélices (H1-H5) et de 6 brins de feuillet parallèles (B1-B6), à l'origine de la fixation d'un nucléotide GTP (Downing and Nogales, 1998a). En effet, chaque monomère est capable de fixer une molécule de GTP. Seule la molécule de GTP liée à la tubuline au niveau du site E (à l'interface entre les hétérodimères) est hydrolysée ou échangée en GDP. Sur la tubuline a, la molécule de GTP fixée au niveau du site N (à l'interface entre les 2 sous-unités de tubuline) est physiquement piégée et non échangeable (Lwe et al. , 2001). Un cation magnésium, Mg2 , intervient dans l'interaction des monomères de tubuline avec le GTP (Correia et al. , 1988). Le domaine intermédiaire (206-381) est formé de brins de feuillets (B7-B10) entourés par 5 hélices (H6-H10) et contient les sites de fixation aux drogues (le PTX par exemple) (Downing and Nogales, 1998a). Parmi les hélices , H8 joue un rôle de cohésion au niveau de l'interface longitudinale entre les monomères. La boucle qui connecte B7 et H9 au niveau des tubulines a et b, nommée M-loop, est également impliquée dans les interactions latérales entre les protofilaments. Flexible, cette boucle joue un rôle charnière lors de l'assemblage des MTs et peut être stabilisée par un ion Zn2 (Downing and Nogales, 1999). - 31 - Introduction Enfin, le domaine C-terminal (382-440) est constitué uniquement d'hélices (H11-H12) et recouvre les deux autres domaines. Il se trouve exposé à la surface externe du MT et constitue le site de fixation des protéines associées aux MTs (MAPs) et des protéines motrices (Downing and Nogales, 1998a). Cette extrémité est sujette à de nombreuses modifications post-traductionnelles (détyrosination, phosphorylation, acétylation, etc. ). Lors de l'assemblage des MTs, la boucle connectant les hélices H11 et H12 intervient dans l'interaction entre les différents monomères ajoutés le long du protofilament (Keskin et al. , 2002). PTX Site E Site N Tubuline Tubuline Figure 9. Les domaines fonctionnels des tubulines a et . Domaine N-terminal en jaune, domaine intermédiaire en bleu et domaine C-terminal en magenta. Les nucléotides sont représentés en vert et le PTX en rose. Adapté de Keskin et al. , 2002. b. La tubuline g La tubuline g est découverte en 1989, soit une vingtaine d'années après les tubulines a et b, à la suite d'un criblage génétique chez le champignon Aspergillus nidulans (Oakley and Oakley, 1989). Cette tubuline possède environ 35% d'homologie avec les tubulines a et b (Oakley, 2000). Cependant, contrairement à celles-ci, la tubuline g n'est pas impliquée directement dans la composition des MTs mais joue un rôle essentiel dans leur nucléation in vivo (Oakley and Akkari, 1999). En effet, les tubulines g sassemblent pour former un complexe en anneau, g-TuRC (g Tubulin Ring Complex) nécessaire à l'initiation de la polymérisation des MTs dans les cellules et localisé au niveau des centres organisateurs des MTs (COMT) (Aldaz et al. , 2005). - 32 - Introduction c. Les isotypes de la tubuline Malgré la conservation de la structure des tubulines, de nombreux variants, appelés isotypes ont été découverts (Cleveland and Sullivan, 1985). Ils diffèrent selon leur séquence en acides aminés et sont codés par différents gènes, eux-mêmes localisés sur plusieurs chromosomes. Ces variants ont une distribution distincte au sein des tissus et des types cellulaires et sont partiellement mais pas complétement interchangeables (Downing and Nogales, 1998a). Chez l'Homme, 15 isotypes de tubuline a, 21 isotypes de tubuline b et 3 isotypes de tubuline g ont été découverts (Dutcher, 2003). Le tableau 2 présente la localisation chromosomale de quelques gènes codant pour des isotypes de tubuline b humaine, ainsi que leur localisation tissulaire. La conservation de cette diversité au cours de l'évolution montre l'importance fonctionnelle de ces isotypes. Isotypes de la tubuline b Localisation chromosomale Localisation tissulaire 6q21. 33 Ubiquitaire bI bIIa bIIb bIII bIVa bIVb bV 6p25. 2 6p25. 2 16q24. 3 19p13 . 3 9q34. 3 19p11. 21 Neurones Neurones Neurones Cellules de Sertoli Cerveau Ubiquitaire Utérus Endomètre Mégacaryocytes Plaquettes bVI 20q13. 32 Tableau 2. Localisation tissulaire et chromosomale de quelques isotypes de la tubuline b humaine. (Kavallaris, 2010). La majorité des différences entre les isotypes se trouve sur les 15 derniers acides aminés de la séquence, au niveau de la partie C-terminale (Nogales, 2000). Ce domaine a été identifié comme étant important dans l'interaction entre les MTs et les MAPs, mais également pour les modifications post-traductionnelles. Les isotypes ne sont donc pas soumis aux mêmes types de régulation, ce qui pourrait représenter les bases moléculaires des différences d'organisation - 33 - Introduction des réseaux microtubulaires. L'état dynamique des MTs est également dépendant de la composition en isotypes de ceux-ci. En effet, in vitro, les MTs assemblés à partir de tubuline a(bIII) sont plus dynamiques que les MTs assemblés à partir de tubuline a(bII) et a(bIV) (Panda et al. , 1994). Enfin, ce polymorphisme génétique intervient également dans la résistance aux drogues. Une surexpression des isotypes bIII et bIVa a été observée dans les cellules du cancer de la prostate, résistante au PTX (Downing and Nogales, 1998b) (voir la partie III. 5. 1, p80). d. Les modifications post-traductionnelles de la tubuline La tubuline est sujette à une hétérogénéité importante générée par l'expression de divers isotypes mais également par des modifications post-traductionnelles (MPTs) (Fig. 10). A ce jour, seules les MPTs des tubulines a et b ont été décrites. Ces modifications se font essentiellement au niveau du domaine C-terminal des hétérodimères en solution ou assemblés en MTs. Elles permettent de réguler la fixation des protéines associées aux MTs et des protéines motrices, afin de contrôler la dynamique des MTs et leurs fonctions dans la cellule (Janke, 2014). Le cycle de détyrosination/tyrosination par exemple, est crucial pour la régulation de la dynamique des MTs. La plupart des gènes de la tubuline a code pour un résidu tyrosine à l'extrémité du domaine C-terminal (Valenzuela et al. , 1981). Cette tyrosine peut être retirée (Hallak et al. , 1976) de manière enzymatique par la Tubuline Carboxy Peptidase (TCP) et peut être ajoutée de nouveau par la Tubuline Tyrosine Ligase (TTL) (Arce et al. , 1975). La réaction de détyrosination est connue depuis une quarantaine d'années, mais ce n'est que très récemment que l'identité de la TCP a été découverte. Une étude protéomique chimique utilisant un inhibiteur irréversible de l'activité détyrosinase, ainsi qu'une analyse en spectrométrie de masse des fragments co-purifiés avec l'inhibiteur, a permis d'identifier la famille des Vasohibines. En complexe avec la protéine SVBP (Small Vasohibin Binding Protein), la protéine VASH1 (vasohibin-1) et son homologue VASH2 (vasohibin-2) présentent une forte activité détyrosinase in vitro et in vivo (Aillaud et al. , 2017). La tubuline détyrosinée est principalement trouvée dans les MTs stables, comme dans les neurones par exemple (Janke, 2014). Cette détyrosination permet également de protéger les MTs de la dépolymérisation par des moteurs protéiques tels que KIF2 ou MCAK (Peris et al. , 2009). A l'inverse, des protéines de l'extrémité ( ) ( TIPs) des MTs telle que CLIP 170 interagissent uniquement avec des MTs tyrosinés (Peris et al. , 2006). - 34 - Introduction Une étude a montré la présence d'une tubuline cérébrale ne pouvant être retyrosinée (Paturle- Lafanechère et al. , 1991) en raison de l'absence de l'avant-dernier résidu glutamate de la séquence protéique primaire du domaine C-terminal. La perte des deux derniers résidus est à l'origine du nom donné à cette tubuline : tubuline D2. Elle s'accumule dans les MTs stables des neurones différenciés, dans les axonèmes des cils et des flagelles, ainsi que dans les MTs cellulaires stabilisés artificiellement, avec du PTX par exemple (Paturle-Lafanechère et al. , 1994). Une forme supplémentaire de tubuline, la tubuline D3, correspondant à la tubuline dépourvue des 3 derniers acides aminés a également été trouvée dans les tissus neuronaux. Elle est plus abondante dans le cerveau embryonnaire que dans le cerveau adulte, suggérant un rôle au cours du développement (Aillaud et al. , 2016). L'acétylation de la tubuline a se fait sur un résidu lysine situé du côté N-terminal (Lysine 40). C'est aussi un bon marqueur des MTs stables des cellules. Cependant, en raison de sa localisation sur la surface interne des MTs, ses effets sont mal connus (pour une revue récente, voir Sadoul et al. , 2018). Les polyglutamylations et les polyglycylations sont à l'origine de l'apparition de chanes latérales au niveau du domaine C-terminal des tubulines a et b. Ces MPTs sont principalement observées dans les axonèmes des cils, des flagelles, au niveau des centrosomes, dans les neurones et apparaissent actuellement comme des régulateurs de la fonction des MTs (Natarajan et al. , 2017). Une dérégulation de la polyglutamylation et de la glycylation est liée à une désorganisation des axonèmes mais également à des ciliopathies, au cancer et à la neurodégénérescence. Point de branchement 3 Figure 10. Localisation des modifications post-traductionnelles des tubulines a et b. Représentation schématique de l'hétérodimère de tubuline a, b et les principales MPTs associées (acétylation, détyrosination, polyglutamylation, polyglycylation) (Janke and Bulinski, 2011). - 35 - Introduction II. 2. La dynamique des microtubules Les MTs sont des structures extrêmement dynamiques qui oscillent entre polymérisation et dépolymérisation. Ils utilisent cette dynamique afin d'assurer différentes fonctions au sein de la cellule. La dynamique des MTs est directement liée aux caractéristiques des tubulines, notamment à leur capacité à fixer le GTP. II. 2. 1 Cinétique d'assemblage et désassemblage des microtubules in vitro In vitro, l'assemblage des MTs à partir de tubuline pure repose sur deux facteurs limitants : la température et la présence de GTP. Le réchauffement d'une solution tamponnée contenant de la tubuline et du GTP, jusqu'à une température allant de 30 à 37C, déclenche la polymérisation de la tubuline en MTs et peut être suivie par turbidimétrie (Fig. 11). Cette polymérisation se divise en trois étapes majeures : la nucléation, la phase de croissance (élongation) et l'état stationnaire. L'assemblage de la tubuline est un phénomène réversible et l'exposition d'une suspension de MTs au froid ou l'emploi de molécules dépolymérisantes entrainent un désassemblage rapide des MTs. Nucléation Elongation Etat stationnaire Désassemblage -Froid (4C) -Agents dépolymérisants les MTs (colchicine, vinblastine, etc. ) r a p é i f i t n a u q s T M s e d e g a l b m e s s A ) M n 0 5 3 l ( e i r t é m i d i b r u t Temps (min) Figure 11. Représentation schématique de la polymérisation des microtubules in vitro. L'assemblage de la tubuline in vitro se divise en différentes étapes : la nucléation, l'élongation, l'état stationnaire. La mise au froid des MTs ou l'emploi de molécules déstabilisantes provoque un désassemblage rapide des MTs. - 36 - Introduction a. La nucléation La phase de nucléation est silencieuse . Le modèle proposé pour expliquer le fonctionnement de cette étape in vitro, fait intervenir de petits intermédiaires d'assemblage. Dans ces structures intermédiaires, le désassemblage est favorisé par rapport à l'assemblage et entraine une croissance initiale lente. Puis, lorsqu'un oligomère atteint une taille suffisamment grande, la croissance des MTs devient favorisée et l'addition d'hétérodimères de tubuline se déroule rapidement (Fig. 12) (Rice et al. , 2008). La concentration minimale de tubuline qui permet une polymérisation des MTs in vitro est appelée concentration critique d'assemblage. Elle va dépendre du type de tubuline (bovine, porcine), de sa pureté, du type de tampon utilisé, du GTP et de la température. N faible, Croissance lente Croissance favorable (rapide) Figure 12. Mécanisme de nucléation des microtubules in vitro. Adaptée de Kollman et al. , 2011. b. Elongation des MTs L'élongation correspond à un allongement des MTs résultant de l'incorporation d'hétérodimères libres de tubuline-GTP (tubuline liée au GTP) préférentiellement à l'extrémité ( ) des MTs. Elle requiert la liaison, l'hydrolyse et l'échange d'un nucléotide GTP sur le monomère de tubuline (David-Pfeuty et al. , 1977). Lors de l'addition des hétérodimères, la sous-unité a de l'hétérodimère libre (associée à des protéines activant la GTPase) entre en contact avec la sous-unité b de l'hétérodimère incorporé dans le MT (E Nogales et al. , 1998). Ce rapprochement entrane l'hydrolyse du GTP en GDP au niveau du site E de la tubuline b. L'hydrolyse du GTP se produit un peu après l'incorporation de tubuline-GTP à lextrémité ( ) des MTs, faisant apparatre une coiffe GTP à l'extrémité croissante des MTs (Fig. 13) (Mitchison, 1993). L'hydrolyse du GTP n'est pas nécessaire en soi pour l'assemblage des MTs, mais est indispensable à leur comportement dynamique. - 37 - Introduction Extrémité (-) Extrémité ( ) GTP GDP GTP GDP GTP GTP GTP GDP GTP GDP GTP GTP Figure 13. Coiffe de GTP à l'extrémité croissante des microtubules. Adapté de Mitchison, 1993. Coiffe de GTP c. La phase stationnaire À l'état stationnaire, il y a un équilibre entre la proportion de tubuline sous forme polymérisée et la tubuline sous forme libre en solution. Bien que la masse de tubuline polymérisée reste constante, un flux d'échange s'établit entre les MTs et la tubuline libre, du fait des propriétés dynamiques des MTs. Ce comportement dynamique des MTs résulte de deux mécanismes principaux : le phénomène de tapis roulant ou treadmilling et l'instabilité dynamique. L'instabilité dynamique est définie par le gain ou la perte de sous-unités de tubuline a et b au niveau de l'extrémité d'un MT, durant les phases de polymérisation et dépolymérisation (Fig. 14A). Cette instabilité est directement en lien avec l'hydrolyse du GTP. Les extrémités des MTs en croissance maintiennent une coiffe GTP qui stabilise le MT et dont la perte entrane une dépolymérisation rapide, appelé catastrophe (Walker et al. , 1989). Si le MT reprend sa croissance avant sa dépolymérisation complète, il s'agit d'un sauvetage. Ce phénomène peut être dû à la présence d'lots GTP au sein du MT (Dimitrov et al. , 2008) ou de facteurs de sauvetage (MAPs) présents dans les cellules. À la suite d'une catastrophe, les dimères de tubuline-GDP sont libérés dans le cytosol. La tubuline b peut alors échanger de nouveau son GDP avec du GTP avant d'intégrer de nouveau un cycle de polymérisation. La structure des MTs en cours de dépolymérisation est caractérisée par la présence de protofilaments incurvés qui perdent leurs contacts latéraux et pèlent de chaque côté du MT. En revanche, les extrémités des MTs en cours de polymérisation possèdent des protofilaments droits et effilés, avec des longueurs inégales. Les transitions entre la conformation incurvée et la conformation droite de la tubuline sont généralement reconnues comme étant importantes pour contrôler la dynamique des MTs. - 38 - Introduction En se basant sur ces observations, un premier modèle a été proposé selon lequel la tubuline- GTP avait une conformation droite et la tubuline-GDP une conformation courbée (Brouhard and Rice, 2014). En effet, l'idée était que l'incorporation de tubuline-GTP à l'extrémité ( ) des MTs entrainait la formation de protofilaments linéaires nécessaires à l'assemblage. Puis l'hydrolyse du GDP provoquait un changement de conformation des sous-unités de tubuline donnant naissance à une structure incurvée à l'origine de la dépolymérisation brutale des MTs. Cependant, de récentes études structurales ont montré que les hétérodimères de tubuline a et b liés au GTP adoptent une conformation incurvée (Fig. 14B), incompatible avec ce modèle (Brouhard and Rice, 2014). Comment expliquer l'instabilité dynamique dans ce cas ? Le phénomène d'instabilité dynamique est observé in vitro et suggère la mise en jeu de mécanismes liés intrinsèquement aux caractéristiques de la tubuline. Il a par exemple été montré que les MTs ayant polymérisés plus longtemps (MTs plus âgés ) ont plus de chance de subir une catastrophe. Il a donc été proposé que les dimères de tubuline a et b adoptent une gamme de conformations différentes au fur et à mesure qu'ils se déplacent au sein du MT (Akhmanova and Steinmetz, 2015). Ces différentes conformations affectent la dynamique des MTs en modifiant la force de l'interaction entres les dimères au sein du MT et le taux d'hydrolyse du GTP (Brouhard and Rice, 2014). (A) polymérisation (B) Tubuline soluble Tubuline dans les MTs dépolymérisation Catastrophe MAPs lots de GTP Sauvetage Tubuline-GTP Incurvée Tubuline-GDP Linéaire Croissance du microtubule Raccourcissement du microtubule Figure 14. Instabilité dynamique des microtubules. (A) Cycle de polymérisation / dépolymérisation des MTs. (B) La tubuline-GTP passe graduellement d'une conformation incurvée à une conformation linéaire lors de son incorporation au niveau de l'extrémité ( ) des MTs. Ce changement entraine une rotation du domaine intermédiaire (I) et de l'hélice H7 des tubulines, à l'origine du placement de la boucle M (impliquée dans les interaction latérales) et de l'hydrolyse du GTP. La boucle T5 est à l'origine des interactions longitudinales dans les MTs. Adaptée de Akhmanova & Steinmetz, 2015. - 39 - Introduction Le phénomène de tapis roulant a tout d'abord été découvert in vitro. Il consiste en l'ajout de dimères de tubuline à l'extrémité ( ) des MTs et à la perte simultanée de dimères à l'extrémité (-) (Margolis and Wilson, 1981). La taille du MT ne varie pas au cours de ce processus. Il en résulte un flux de tubuline au sein du MT ainsi que le déplacement du MT, mimant un tapis roulant (Fig. 15). Ultérieurement, il a été démontré que le phénomène du tapis roulant existe aussi in vivo, lorsque les MTs ne sont plus insérés sur le centrosome (Rodionov and Borisy, 1997). Extrémité (-) Extrémité ( ) Figure 15. Représentation schématique du processus de tapis roulant. Adapté de Jordan and Wilson, 2004. Déplacement du microtubule d. Etude de la dynamique des microtubules in vitro Plusieurs techniques ont été mises en place afin d'étudier la cinétique d'assemblage des MTs in vitro. Le suivi de la polymérisation des MTs par turbidimétrie renseigne sur l'assemblage d'une population de MTs dans sa globalité : à chaque instant, on a une mesure moyenne de l'état d'assemblage de plusieurs MTs, qui peuvent être de longueurs variées, certains en phase de croissance ou en pause, d'autres subissant des catastrophes. Pour analyser de manière approfondie le comportement de MTs individualisés, on a recours à une autre technique qui consiste à faire polymériser de la tubuline fluorescente sur des amorces de tubuline stables (également fluorescentes), préalablement fixées sur des lamelles de verre. La formation de MTs est ensuite observée en vidéomicroscopie grâce à un microscope de fluorescence par réflexion totale interne ou microscope à onde évanescente (TIRF, Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy) (Fig. 16). Cette méthode ne permet pas de visualiser l'étape initiale de nucléation, puisque des amorces sont utilisées mais elle permet de déterminer précisément les paramètres suivants : la vitesse de croissance et de raccourcissement, les temps de pause, le nombre de sauvetages et de catastrophes. - 40 - Introduction (A) Amorce de tubuline stable Microtubules en croissance Lame de verre (B) (C) Laser (TIRF) s p m e T TP TD L Distance C C Croissance Décroissance Pause Catastrophe I C Figure 16. Technique permettant de mesurer la dynamique des microtubules in vitro. (A) Représentation schématique de la technique permettant de mesurer la dynamique des MTs in vitro. Photo en microscopie TIRF montrant des MTs en cours de polymérisation (gris foncé) à partir d'amorces de tubuline stables fixées sur lame de verre (gris clair). (B) Représentation en kymographe qui permet de mesurer les différentes phases de l'instabilité dynamique d'un MT. L : Longueur ; TP : Temps de polymérisation ; TD : Temps de dépolymérisation. (C) Exemple de l'analyse d'un kymographe montrant la dynamique d'un MT in vitro. Échelle verticale, 5 minutes ; Échelle horizontale, 5m. II. 2. 2 Cinétique d'assemblage et désassemblage des microtubules in vivo Le comportement dynamique des MTs dans les cellules est très similaire à celui des MTs in vitro. Cependant, il existe des différences concernant principalement la nucléation, la régulation de la cinétique d'assemblage et de la dynamique des MTs. a. Nucléation à partir de centres organisateurs des microtubules Afin de pallier l'étape lente de nucléation observée in vitro, les cellules ont développé des sites de nucléation spécialisés qui favorisent la nucléation et la formation de MTs. Ces sites de nucléation servent également de point d'ancrage et stabilisent l'extrémité (-) des MTs afin de limiter la dépolymérisation. Dans les cellules, les sites de nucléation sont composés de tubulines g qui forment deux types de complexes : un petit, g-TuSC (g-Tubulin complex Small Complex) et un plus grand, g-TuRC, tous deux contenant des protéines GCPs (g-tubulin Complex Proteins) : GCP2 à GCP6 (Sulimenko et al. , 2017). Les complexes g-TuSC oligomérisent pour former le g-TuRC (Fig. 17). - 41 - Introduction ! -TuRC ! -TuSC Tubuline Tubuline Tubuline ! ! -TuSC GCP4, 5, 6 Figure 17. Mécanisme de nucléation des microtubules in vivo. Croissance des MTs à partir d'un complexe formé de tubuline g et de protéines GCP. Adaptée de Kollman et al. , 2011. Ces sites de nucléation se trouvent en grande partie dans les centres organisateurs des MTs (COMT). Le centrosome a été identifié en 1928 comme étant le principal COMT dans les cellules animales et se localise dans le cytoplasme à proximité du noyau. Il est composé d'une paire de centrioles, formés à partir de triplets de MTs organisés en cylindre d'environ 25nm de diamètre et entourés d'une matrice péricentriolaire (PCM), contenant les complexes g-TuRC (Fig. 18A). Les centrioles sont attachés entre eux au niveau de leur extrémité proximale par une matrice composée principalement de péricentrine/kendrine, AKAP450/CG- Nap, etc. Une fois nucléés au niveau des complexes g-TuRC, les MTs peuvent soit être libérés dans le cytoplasme, soit rester ancrés via leur extrémité (-) au niveau du centrosome. Les appendices sub-distaux du centriole père représentent les sites majeurs d'ancrage des MTs au centrosome grâce à la présence de la ninéine. D'autres protéines interviennent également dans cet ancrage : le complexe CAP350-FOP-EB1 et la dynactine/P150glued (Azimzadeh and Bornens, 2007). Les satellites centriolaires (gros granules) sont également essentiels à l'ancrage des MTs puisqu'ils fixent des protéines centriolaires (péricentrine, centrine et ninéine) et permettent leur localisation au niveau de la PCM. La localisation de ces satellites est dynéine/dynactine dépendant. Les sites de nucléation permettent une croissance orientée des MTs dans la cellule avec les extrémités (-) ancrées au niveau des centrosomes et les extrémités ( ) qui s'étendent vers la périphérie de la cellule (Fig. 18B). Durant l'interphase, le centrosome organise les MTs, leur permettant de participer à des fonctions cellulaires essentielles : trafic intracellulaire, mobilité, adhésion, etc. Dans les cellules en division, le centrosome se duplique et permet la mise en place du fuseau mitotique nécessaire à la répartition de l'ADN en deux parts égales (Alberts et al. , 2002). - 42 - (A) Introduction Centriole père Centriole frère (B) Microtubules en croissance à partir des complexes en anneau de tubuline ! Complexe ! -TuRC Centrine Tubuline et Appendice distal Appendice sub-distal (ninéine) Complexe CAP350-FOP-EB1 EB1 Dynactine/ P150glued Satellite péricentrine Centrine ninéine Dynéine/ dynactine Libération des MTs dans le cytoplasme Ancrage des MTs au centrosome Figure 18. Nucléation à partir des COMT centrosomaux. (A) Représentation schématique de la composition du centrosome et de l'ancrage des MTs (Azimzadeh and Bornens, 2007). (B) Représentation schématique de la croissance des MTs à partir du centrosome (Alberts et al. , 2002). b. Nucléation à partir des COMT non-centrosomaux Les centrosomes constituent le principal site de nucléation et d'ancrage des MTs dans la cellule. Cependant, le réseau microtubulaire issu de la nucléation à partir du centrosome possède une organisation radiale qui ne convient pas toujours à certains types cellulaires ayant besoin d'une organisation plus spécifique. C'est pourquoi les cellules musculaires, épithéliales ou neuronales possèdent des MTs non-centrosomaux. Ces MTs sont générés par trois types de processus. Ils peuvent être formés après rupture ou détachement d'un MT préexistant issu du centrosome, mais également nucléés à partir d'autres sites de nucléation (golgi, filaments d'actine corticale, MAPs, etc. ) (Fig. 19) (Nishita et al. , 2017). (A) Nucléation à partir du Golgi (B) (C) Actine Microtubules Golgi Noyau Nucléation à partir de l'actine Sites de nucléation Nucléation à partir de MAPs (katanine, CAMSAP2) et ! -TuRC Nucléation à partir du Golgi Nucléation à partir de MAPs (CAMSAP2) et de ! -TuRC Figure 19. Nucléation à partir des COMT non-centrosomaux. (A) Cellule polarisée. (B) Cellule épithéliale. (C) Cellule neuronale. Adaptée de Nishita et al. , 2017. - 43 - Introduction c. Dynamique des microtubules in vivo Méthodes d'étude de la dynamique Les MTs dans les cellules sont également soumis à l'instabilité dynamique et le phénomène de tapis roulant. In vivo, il est possible de mesurer, par vidéomicroscopie, la dynamique de MTs fluorescents de cellules exprimant par exemple la tubuline mcherry ou GFP. Une autre méthode couramment utilisée consiste à transfecter des cellules avec des plasmides contenant un gène exprimant une protéine de l'extrémité ( ) ( TIPs) des MTs, couplée à une protéine fluorescente (EB3-GFP par exemple). Enfin, on peut combiner un marquage du réseau microtubulaire par expression de tubuline m-cherry et un marquage des TIPs par transfection d'EB1 ou d'EB3-GFP. Ces différentes constructions permettent de mesurer tous les paramètres de la cinétique d'assemblage des MTs dans les cellules. Il s'agit du plus end tracking (Fig. 20). Il existe de nombreuses autres méthodes pour mesurer la dynamique des MTs, comme l'ablation laser, l'utilisation de tubuline a GFP photoactivable, l'utilisation de sondes fluorescente (i. e. docetaxel fluorescent/ SiR-Tubuline), qui ne seront pas détaillées ici (pour revue, voir Microtubule dynamics, methods and protocols, éditeur Anne Straube). Caractéristiques de la dynamique des microtubules in vivo La dynamique de polymérisation des MTs in vivo est caractérisée par une vitesse de polymérisation supérieure à celle observée in vitro. De plus, les alternances entre les périodes de polymérisation et dépolymérisation sont plus fréquentes, ainsi que les événements de sauvetage et de pause (Desai and Mitchison, 1997). Ces différences sont dues à la présence, dans les cellules, de protéines régulant la dynamique des MTs (MAPs). Les catastrophes peuvent être déclenchées par différents obstacles que rencontrent les extrémités ( ) des MTs. En effet, le cortex cellulaire par exemple, ralentit la croissance des MTs, entrane la perte de la coiffe GTP suivie d'une éventuelle catastrophe. Ces évènements peuvent également être provoqués par la liaison de MAPs (Akhmanova and Steinmetz, 2015). Enfin, dans les cellules, les MTs sont attachés aux centrosomes par leur extrémité (-). Cependant ils sont capables, une fois formés, de se détacher et se déplacer via le phénomène de tapis roulant (Rodionov and Borisy, 1997). - 44 - (A) Protéines associées à l'extrémité ( ) des microtubules ( TIPs) (B) (C) s 7 8 3 s p m e T Introduction Croissance Décroissance Pause Sauvetage Catastrophe I R C Distance Figure 20. Technique du plus end tracking. (A) Les protéines appelées TIPs sont des protéines associées à l'extrémité ( ) des MTs (EB3 ou EB1 par exemple). (B) Image en microscopie à fluorescence d'une cellule tubuline-a-mcherry (rouge) transfectée avec un plasmide EB1-GFP. L'extrémité ( ) des MTs apparat donc en vert. (C) Kymographe montrant les différentes phases de l'instabilité dynamique. L'axe vertical représente le temps et l'axe horizontal, la distance parcourue par le MT. MTs en rouge (tubuline-a-mCherry) et extrémité ( ) en vert (EB3-GFP). Adapté de Akhmanova and Steinmetz, 2008. II. 2. 3 Les protéines associées aux microtubules Les protéines associées aux MTs sont des éléments régulateurs importants de la dynamique des MTs dans les cellules. Ces différentes protéines peuvent se fixer sur la tubuline libre ou bien sur les MTs, soit sur toute leur longueur, soit à leurs extrémités comme c'est le cas pour des protéines TIPs et TIPs, s'associant respectivement à l'extrémité ( ) et (-) des MTs. Selon leur mode d'action, on peut classer ces protéines en deux familles principales : les MAPs stabilisatrices et les MAPs déstabilisatrices, dont la description est résumée ci-dessous sous forme de tableaux synthétiques. - 45 - Introduction a. Les MAPs stabilisatrices des microtubules Effets sur les fonctions et la dynamique des MTs Réfs Stabilisation des MTs dans les neurones MAP4 : non-neuronale, MAP2 et Tau : neuronales Stabilisation des MTs et inhibition de la dépolymérisation Stabilisation et protection des MTs contre le froid et les drogues dépolymérisantes dans les neurones. Impliquée dans la fonction synaptique Stabilisation des MTs. Régulation de la localisation de EB1. Impliquée dans la progression de la mitose : une surexpression de ATIP3 prolonge la métaphase à l'origine d'un délais mitotique Promotion de l'élongation des MTs (stabilisation de la conformation linéaire des MTs à l'extrémité ( ) Impliquée dans les interactions latérales microtubules-kinétochore (MT-KT), l'alignement et la ségrégation des chromosomes EBs (EB1, EB2, EB3) Stabilisation des MTs par stimulation de la croissance Impliquées dans la nucléation des MTs astraux ; le positionnement du fuseau ; l'achèvement de la cytocinèse ; l'adhésion cellulaire après la mitose Recrutement des dimères de tubuline et promotion leur polymérisation Régulation de la dynamique des MTs Impliquée dans l'organisation des pôles du fuseau mitotique, la mise en place du fuseau ; protection des fibres kinétochoriennes contre les dépolymérisations Stabilisation des MTs via l'interaction avec le cortex cellulaire et le réseau d'actine j, k a b c, d e, f g h, i h, i j, l, i j, i m n, o p q, i h r s Famille (protéines) MAP1 (MAP1A et B) MAP2/Tau (MAP2, Tau, MAP4) MAP6 ATIP3 Kinésine 7 (CENPE) TOG (XMAP215) Spectraplakines (MACF, ACF7) APC (APC1 et 2) CLASPs (CLASP1 et 2) NuSAP Kinésine-5 (Eg5) MAP65 (PRC1) CLIP NuMA (NUMA) TPX2 g-TURC Stabilisation des MTs via l'interaction avec le cortex cellulaire et le réseau d'actine. Stimulation de la croissance microtubulaire et diminution des catastrophes Impliquées dans la régulation de l'interaction MT-KT ; positionnement du fuseau ; séparation des chromosomes Stabilisation des MTs et augmentation des sauvetages Impliquées dans l'organisation et l'assemblage du fuseau ; dans l'attachement MT-KT et l'achèvement de la cytocinèse Stabilisation des MTs proches des chromosomes Impliquée dans l'alignement correct des chromosomes en métaphase Stabilisation par interaction avec des MTs antiparallèles (MTs interpolaires) venant des pôles opposés lors de la mitose Impliquées dans la séparation et la stabilisation du fuseau mitotique Stabilisation des MTs et augmentation du taux de sauvetage (CLIP170 et 115) Impliquées dans la régulation de l'interaction MT-KT et MTs-Cortex cellulaire CAMSAPs Protège l'extrémité (-) de la dépolymérisation. Intervient dans la nucléation des MTs à (CAMSAP1 à 3) partir des COMT non centrosomaux. Stabilisation des MTs aux pôles dans les cellules en mitose Impliquée dans l'organisation des pôles du fuseau et l'assemblage du fuseau Stabilisation des MTs et augmentation du taux de sauvetage Impliquée dans la régulation de l'interaction MTs-KT et MTs-Cortex cellulaire Nucléation des MTs, Stabilisation de l'extrémité (-) des MTs voir II. 2. 2 a - 46 - Introduction Tableau 3. Principales MAPs stabilisatrices des microtubules. Fond bleu : MAPs qui se fixent le long des MTs. Fond vert : MAPs qui se fixent au niveau de l'extrémité ( ) des MTs. Fond rose : MAPs qui se fixent au niveau de l'extrémité (-) des MTs. Écriture bleue : Fonctions spécifiques lors de la mitose. a. (Halpain and Dehmelt, 2006), b. (Dehmelt and Halpain, 2005), c. (Guillaud et al. , 1998), d. (Peris et al. , 2018), e. (Nehlig et al. , 2017), f. (Rodrigues-Ferreira et al. , 2009), g. (Prosser and Pelletier, 2017), h. (Akhmanova and Steinmetz, 2015), i. (Ferreira et al. , 2014), j. (Akhmanova and Steinmetz, 2010), k. (Kodama et al. , 2003), l. (Kita et al. , 2006), m. (C. Li et al. , 2016), n. (Chen and Hancock, 2015), o. (Ferenz et al. , 2010), p. (Bechstedt and Brouhard, 2013), q. (Arnal et al. , 2004), r. (Haren et al. , 2009), s. (Wadsworth, 2015). Cette liste n'est pas exhaustive et par exemple, de nombreuses protéines régulatrices de l'actine comme les formines (mDia1, mDia2, INF1, etc. ) sont aussi capables de se lier aux MTs et de réguler leur dynamique (Bartolini and Gundersen, 2010). Famille (protéines) Katanine Oncoprotéine 18 ou Stathmine b. Les MAPs déstabilisatrices des microtubules Effets sur les fonctions et la dynamique des MTs Activité GTPase et dépolymérase. Coupure des MTs en fragments sans coiffe GTP. Dépolymérisation des extrémités (-) libres des MTs Stimulation de l'hydrolyse du GTP à l'extrémité ( ) des MTs provoquant la perte de la stabilisation par la coiffe GTP. Augmentation du taux de catastrophe Impliquées dans la déstabilisation des longs MTs issus de l'interphase, avant la mitose ; stathmine : Séquestration des dimères libres de tubuline a et b, fixation sur les dimères de l'extrémité ( ) des MTs, augmentation du nombre de catastrophes Kinésine 8 Réduction de la vitesse de polymérisation de l'extrémité ( ) des MTs à proximité des (Kif18A, B et Kif kinétochores. Augmentation du taux de catastrophe 19) Impliquées dans la régulation de la taille des MTs lors de l'alignement des chromosomes Kinésine 13 (MCAK/Kif2C, Kif2A) Changement conformationel des tubulines induisant l'apparition d'une structure incurvée qui favorise la dépolymérisation des MTs. Augmentation du taux de catastrophe Impliquées dans la déstabilisation des longs MTs issus de l'interphase, avant la mitose ; Régulation de la taille des MTs lors de l'alignement des chromosomes Réfs t t, u v, w, h v, w Tableau 4. Principales MAPs déstabilisatrices des microtubules. Fond bleu : MAPs qui se fixent le long des MTs. Fond vert : MAPs qui se fixent au niveau des extrémités ( ) ou (-) des MTs. Ecriture bleue : Fonctions spécifiques lors de la mitose. h. (Akhmanova and Steinmetz, 2015), t. (Nogales, 2000), u. (Gigant et al. , 2003), v. (Auckland and McAinsh, 2015), w. (Vicente and Wordeman, 2016). c. Régulation des MAPs La fixation des MAPs est fortement influencée par des modifications post- traductionnelles ou par d'autres protéines dont les MAPs elles-mêmes. Les protéines EBs, par exemple, sont majoritairement régulées par phosphorylation au cours du cycle cellulaire. Ces phosphorylations modifient l'interaction des protéines EBs avec les MTs ou avec d'autres protéines et régulent ainsi la dynamique des MTs, la migration - 47 - Introduction cellulaire et la mitose (Nehlig et al. , 2017). D'autre part, une acétylation au niveau du domaine C-terminal de la protéine EB1, participe au contrôle de l'interaction MT-KT et une ubiquitination de cette protéine entraine sa protéolyse (Akhmanova and Steinmetz, 2015). Des protéines peuvent également intervenir dans la régulation des MAPs. C'est le cas de la Mapmoduline, qui fixe les MAPs solubles telles que MAP2, MAP4 et Tau au niveau de leur domaine d'interaction avec la tubuline, les empêchant ainsi de se fixer sur les MTs (séquestration) (Ulitzur et al. , 1997). Les MAPs peuvent elles-mêmes intervenir dans la régulation d'autres MAPs. Les protéines structurales MAP1, MAP2, Tau et ATIP3 régulent la fixation de EB1 à l'extrémité croissante des MTs (Fig. 21) (Nehlig et al. , 2017). (a) MAP1B (b) Tau MAP2 (c) ATIP3 échange EB1 (ou EB3) échange Séquestration Piégeage des EBs suite à un regroupement de MTs Modification de EB1 GTP GDP Site de fixation des EBs EB1 (ou EB3) EB1 modifiée Figure 21. Régulation négative des protéines EBs par des MAPs structurales. (a) MAP1B co-localise avec EB1 et EB3 au niveau des cônes de croissance des cellules neuronales. MAP1B séquestre les protéines EBs dans le cytosol empêchant leur fixation sur les MTs. (b) Lorsqu'elle est fortement exprimée, la protéine Tau favorise la formation d'un regroupement de MTs à l'origine du piégeage de EB1 et EB3 le long du MT. Tau peut également interagir directement avec les protéines EBs et les piéger dans le cytosol. Le même mécanisme est observé avec MAP2. (c) ATIP3 interagit directement avec EB1. Le complexe EB1-ATIP3 se localise dans le cytosol et le long des MTs. Le mécanisme d'action de ATIP3 est mal connu. L'hypothèse est que cette protéine modifie l'affinité d'EB1 pour son site de fixation grâce à des MPTs. Adapté de Nehlig et al. , 2017. - 48 - Introduction II. 3 Rôle des microtubules dans les cellules Le cytosquelette microtubulaire est extrêmement important pour l'organisation spatio- temporelle des cellules eucaryotes. Cette structure dynamique est finement régulée par des modifications post-traductionnelles et la fixation de protéines régulatrices, lui permettant de jouer différents rôles clefs dans les cellules. II. 3. 1 Organisation et rôle des microtubules en interphase Les réseaux de MTs contrôlent l'organisation intracellulaire et aident à définir la morphologie cellulaire. L'orientation uniforme des dimères de tubuline a et b lors de l'assemblage des MTs leur confère une polarité nécessaire à de nombreux processus biologiques. En interphase, les MTs s'organisent à partir du centrosome situé à proximité du noyau au centre de la cellule et polymérisent vers la périphérie de la cellule (Fig. 22). (A) (B) Microtubule Centrosome Noyau Figure 22. Organisation du réseau de microtubules dans les cellules en interphase. (A) Photo d'une cellule U2OS (ostéosarcome humain) en interphase, vue au microscope à fluorescence. Les MTs sont marqués en vert, le centrosome en rouge et le noyau en bleu. Échelle : 10m (Sulimenko et al. , 2017). (B) Représentation schématique de l'organisation des MTs en interphase (Dammermann et al. , 2003). Les MTs sont responsables de nombreux mouvements cellulaires, comprenant le transport intracellulaire, à l'origine du positionnement correct des vésicules membranaires et des organites mais aussi le battement des cils et des flagelles. Le transport intracellulaire est réalisé grâce à des protéines motrices se comportant comme des cargos . Les vésicules par exemple, se fixent et transitent le long des MTs qui leur servent de rails. Les membres de deux grandes familles de protéines motrices, les kinésines et les dynéines, sont responsables de la variété des mouvements au sein des cellules. Ces protéines se déplacent le long des MTs dans des directions opposées, la kinésine vers l'extrémité ( ) et la dynéine vers l'extrémité (-) des MTs (Fig. 23) (Cooper, 2000). - 49 - Introduction Extrémité (-) Extrémité ( ) Chaines lourdes (Têtes globulaires) Chaines légères et intermédiaires Région hélicoïdale Dynéine Chaines légères Kinésine Figure 23. Représentation schématique du transport intracellulaire par les kinésines et les dynéines. Adaptée de Cooper, 2000. Les kinésines sont des molécules d'environ 380 Kd constituées de 2 chanes lourdes et de 2 chanes légères. Les chanes lourdes forment 2 domaines moteurs (têtes globulaires) qui se lient à la fois aux MTs et à l'ATP, dont l'hydrolyse fournit l'énergie nécessaire au mouvement le long des MTs. Ces domaines sont suivis de longues régions hélicoïdales qui s'enroulent et forment une structure en spirale qui s'associe aux chanes légères. Cette portion des kinésines est responsable de l'interaction avec d'autres composants cellulaires (vésicules membranaires et organites) qui sont transportés le long des MTs. Les dynéines sont des molécules plus grandes (jusqu'à 2000 Kd) et sont constituées de deux ou trois chanes lourdes complexées avec un nombre variable de polypeptides légers et intermédiaires. Comme pour les kinésines, les chanes lourdes forment des domaines moteurs utilisant l'ATP pour se déplacer le long des MTs et les chanes légères et intermédiaires leur permettent de fixer d'autres structures cellulaires (organites et les vésicules) (Cooper, 2000). II. 3. 2 Organisation et rôle des microtubules en mitose La mitose est une étape importante du cycle cellulaire qui permet la répartition de l'ADN (préalablement dupliqué en phase S) en deux parts égales entre les cellules filles. Toutes les cellules eucaryotes se préparent à la division cellulaire en formant un appareil mitotique, constitué de MTs et de nombreuses protéines associées. La formation et le bon fonctionnement de cet appareil nécessitent toutes deux une dynamique des MTs importante et contrôlée, ainsi que l'action de plusieurs MAPs. - 50 - Introduction a. Les microtubules en mitose La mitose se réalise en plusieurs étapes : prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase/cytocinèse (voir la partie I. 2. 2 b, p17). Dans les cellules de mammifères, l'appareil mitotique a la forme d'un fuseau. C'est un réseau bipolaire de MTs hautement dynamiques de longueurs variées qui croissent et se rétractent en permanence (Fig. 24). En effet, le réseau de MTs en interphase se réorganise au début de la mitose et fait place à une population de MTs 4 à 100 fois plus dynamiques que les MTs du cytosquelette interphasique (Rusan et al. , 2001). 10 m Figure 24. Organisation des microtubules au cours de la mitose. Le fuseau mitotique est composé de trois grandes catégories de MTs : les MTs kinétochoriens, les MTs astraux et les MTs polaires (Fig. 25). Chromatides sœurs Kinétochore Fibre K MTs polaires Centrosome MTs astraux Figure 25. Composition du fuseau mitotique. Adaptée de Prosser and Pelletier, 2017. - 51 - Introduction Les MTs polaires, provenant des pôles opposés, glissent et interagissent entre eux via des protéines motrices et permettent ainsi la séparation et la stabilisation du fuseau mitotique. Les MTs astraux, quant à eux, rayonnent à partir des pôles du fuseau et interagissent avec le cortex cellulaire, permettant le positionnement du fuseau dans la cellule. Enfin, les MTs kinétochoriens ont pour rôle essentiel d'attacher les chromosomes au fuseau via le kinétochore, structure protéique assemblée à la surface de chaque centromère des chromosomes. 20 à 30 MTs sont attachés par kinétochore, constituant ce qu'on appelle les fibres K (Helmke et al. , 2013 ; McEwen et al. , 1997). Ces fibres K, contrairement aux autres MTs du fuseau, sont connues pour leur résistance au froid ou à de faibles doses de molécules dépolymérisantes (Rieder, 1981). Les mouvements des chromosomes durant la mitose sont dus à la fois à une dynamique des MTs finement régulée et à l'action de diverses protéines (MAPs). De nombreuses MAPs régulant la dynamique des MTs, interviennent dans la mise en place du fuseau mitotique, l'attachement des MTs au niveau des kinétochores et la ségrégation des chromosomes (voir tableau 3 et 4 de la partie II. 2. 3, p45-47). b. Attachement des chromosomes au fuseau mitotique Avant que les chromosomes ne se séparent pendant l'anaphase, ils s'attachent au fuseau mitotique et s'alignent au niveau de la plaque équatoriale, au centre de la cellule. Il s'agit d'un processus complexe, mettant en jeu différents mécanismes. La rupture de l'enveloppe nucléaire lors de la prométaphase entrane la libération et la répartition des chromosomes dans la cellule. Les chromosomes positionnés au centre de la cellule sont facilement capturés par les MTs issus du fuseau mitotique. Pour les chromosomes situés à la périphérie, des mécanismes particuliers sont mis en jeu pour les acheminer à la plaque équatoriale. L'un des mécanismes fait intervenir de manière coordonnée deux protéines motrices qui transportent ces chromosomes vers le centre de la cellule (Fig. 26). La dynéine et la protéine CENP-E (Centrosome Protein E, appartient à la famille kinésine 7) sont capables de se fixer à la fois aux kinétochores et aux MTs sur lesquels ils transitent. La dynéine prend en charge les chromosomes localisés aux pôles et les amène, via les MTs astraux, au niveau du centrosome o CENP-E prend le relais. Cette protéine migre vers l'extrémité ( ) des MTs kinétochoriens, amenant ainsi les chromosomes au centre de la cellule. Ces deux protéines motrices sont sensibles aux modifications post-traductionnelles de la tubuline. - 52 - Introduction En effet, la protéine CENP-E a une préférence pour la tubuline détyrosinée contrairement à la dynéine qui se fixe préférentiellement sur la tubuline tyrosinée (Barisic and Maiato, 2016). - - - - - - Dynéine CENP-E Microtubules Tyrosinés Microtubules Détyrosinés Figure 26. Représentation schématique de l'alignement des chromosomes par des protéines motrices. Adaptée de Barisic and Maiato, 2016. Lorsqu'un chromosome est attaché aux deux pôles du fuseau, son positionnement correct au niveau de la plaque équatoriale s'établit par polymérisation / dépolymérisation des MTs au niveau des kinétochores (système DCP pour Depolymerisation-coupled tension) (Fig. 27). Ce système fait intervenir des MAPs régulatrices telles que MCAK et Kif 18A (Auckland and McAinsh, 2015). Polymérisation (tension) Dépolymérisation Equateur DCP e r è m o r t n e C Fibre K Polymérisation Dépolymérisation Figure 27. Représentation schématique du mécanisme DCP. Adaptée de Auckland and McAinsh, 2015. - 53 - Introduction La séparation équitable des chromosomes est essentielle pour la stabilité du génome et à la vie cellulaire. Une mauvaise répartition chromosomique entrane une létalité ou une aneuploïdie (nombre aberrant de chromosomes dans la cellule). Cette aneuploïdie expose à des mutations délétères, à l'origine d'anomalies favorisant l'apparition et la prolifération de cellules cancéreuses. Une ségrégation correcte des chromosomes est réalisée par l'attachement latéral bi-orienté des chromosomes au fuseau mitotique. On parle d'attachement amphitélique (Fig. 28A). Il garantit une tension égale des chromosomes de part et d'autre et leur alignement au niveau de la plaque équatoriale. Toutefois, les kinétochores d'un même chromosome (kinétochores frères) sont capables de se lier de manière équivalente aux MTs de l'un ou l'autre pôle, ce qui peut conduire à des attachements incorrects (Fig. 28B). Ainsi, les MTs d'un même pôle peuvent s'attacher à un seul des kinétochores frères ou aux deux, on parle respectivement d'attachement monotélique et syntélique. Il peut aussi arriver qu'un kinétochore soit attaché correctement à un pôle, alors que son kinétochore frère est attaché aux deux pôles. On parle alors d' attachement mérotélique (London and Biggins, 2014). (A) Kinétochores frères (B) Kinétochores non attachés Attachement amphitélique Attachement monotélique Attachement syntélique Attachement mérotélique MTs astraux Centosome Figure 28. Représentation schématique des différentes configurations d'attachement des kinétochores aux microtubules du fuseau mitotique. Adaptée de London and Biggins, 2014. Seuls les attachements bi-orientés provoquent au niveau des kinétochores, la tension nécessaire à la poursuite de la mitose (Sarangapani and Asbury, 2014). Afin de garantir cette configuration, les cellules ont mis en place un mécanisme de surveillance permettant de détecter et d'éliminer les erreurs. Il s'agit du point de contrôle Spindle Assembly Checkpoint ou SAC. Un point de contrôle est un mécanisme qui fait intervenir un détecteur, qui identifie la survenue d'un problème, et une voie de transduction du signal qui permet l'activation d'un effecteur dont le rôle est d'arrêter la progression dans le cycle tant que le problème n'est pas corrigé. Le SAC fait intervenir un ensemble de protéines initialement liées - 54 - Introduction aux kinétochores (MAD, Bub) et un ensemble de boucles de régulation faisant intervenir des kinases et des phosphatases. Le rôle des phosphatases est de contrebalancer l'action des kinases au kinétochore. Deux phosphatases jouent un rôle déterminant dans la régulation de l'activité du SAC : PP1 (Protein Phosphatase 1) et PP2A (Protein Phosphatase 2 A). Le SAC retarde l'anaphase et reste activé tant que les chromosomes ne sont pas correctement attachés au fuseau mitotique (voir la partie I. 2. 2 c et d, p18-19). Si les erreurs ne sont pas corrigées, différents phénotypes peuvent apparatre. En effet, après une étape de blocage de la mitose par le SAC, la cellule peut mourir, se diviser et donner naissance à des cellules filles aneuploïdes ou encore ne pas se diviser et conserver une quantité de matériel génétique de 4N (tétraploïdes). Les MTs sont impliqués dans divers processus essentiels pour la vie cellulaire. Leur importance dans la mitose et la division cellulaire fait des MTs une cible importante pour les agents anticancéreux. Les MTs et leur dynamique sont les cibles d'un groupe chimiquement diversifié de médicaments antimitotiques utilisés avec succès dans le traitement du cancer. Compte tenu du succès clinique de cette classe d'agent, il a été avancé que les MTs représentent l'une des meilleures cibles identifiées jusqu'à présent pour traiter le cancer. Il semble donc probable que les médicaments de cette classe continueront d'être importants malgré l'apparition d'effets indésirables et même si des approches plus sélectives sont développées. - 55 - Introduction III. Les poisons du fuseau III. 1 Généralités Nous avons vu précédemment que le cytosquelette microtubulaire jouait un rôle essentiel dans diverses fonctions biologiques : positionnement des composants cellulaires et trafic intracellulaire en interphase ; formation du fuseau mitotique durant la division cellulaire ; établissement et maintien de la morphologie et de la motilité cellulaire. L'étude du rôle des MTs dans ces activités cellulaires clés, a indubitablement bénéficié du développement de composés pharmacologiques. Les petites molécules ciblant le cytosquelette présentent en effet de nombreux avantages pour la recherche. Ce sont des outils irremplaçables pour sonder les phénomènes dynamiques. Capables d'agir en quelques minutes, voire quelques secondes, elles autorisent un degré de contrôle temporel important sur la fonction des protéines. Comme leur effet est souvent réversible, elles permettent aussi bien une activation qu'une inactivation rapide. De plus, elles permettent un contrôle dose- dépendant des fonctions biologiques. Pour l'étude d'un système dynamique comme le cytosquelette, les molécules pharmacologiques sont donc des outils bien adaptés. En outre, plusieurs de ces molécules ont été développées en médicaments largement utilisés dans le traitement de maladies telles que les cancers et la goutte. À la fin des années 1960, la recherche de la cible de la colchicine, molécule utilisée depuis l'antiquité pour traiter la goutte, a permis de découvrir la tubuline et de comprendre qu'il s'agissait de la protéine constitutive des MTs (Peterson and Mitchison, 2002). La colchicine est le premier exemple d'agent ciblant les MTs (ou MTA pour Microtubule Targeting Agent ). Les premiers MTAs approuvés pour le traitement des lymphomes et de diverses tumeurs solides sont les alcaloïdes de la Pervenche (vinca-alcaloïdes) : la vinblastine et la vincristine. Ces composés et leurs dérivés ont longtemps été les seuls représentants de MTAs utilisés en thérapie anticancéreuse, jusqu'à la découverte, du paclitaxel (PTX) dans l'écorce de l'if. C'est au début des années 1990 que le PTX devient un médicament de première intention pour le traitement des cancers de l'ovaire, du sein, de la vessie, de la prostate et du poumon (Dumontet and Jordan, 2010 ; Yang and Horwitz, 2017). Cependant, malgré leur succès massif en clinique, l'utilisation de MTAs est entravée par leur toxicité et l'apparition de résistances (Kavallaris, 2010 ; Miltenburg and Boogerd, 2014). Pour tenter de pallier ces effets indésirables, de nombreux analogues structuraux du PTX, des - 56 - Introduction alcaloïdes de la pervenche ou de la colchicine ont été développés. Puis, de nouvelles familles de molécules ont également vu le jour (épothilones, maytansine, halichondrines, etc. ). Aujourd'hui, plusieurs dizaines de classes chimiques différentes de MTAs sont connues. La majorité est d'origine naturelle (éponges marines, plantes, bactéries) ou dérivée de substances naturelles (Robert, 2015). III. 2 Fixation des MTAs sur la tubuline Les MTAs se lient à la tubuline soluble et/ou directement à la tubuline dans les MTs, sur différents sites de fixation. Il existe trois principaux sites distincts de liaison des MTAs sur la tubuline, appelés site taxane (famille du PTX), site de la colchicine et site vinca. Récemment, de nouveaux sites de fixation ont été découverts : le site maytansine, le site laulimalide/péloruside et le site pironétine (Fig. 29) (Steinmetz and Prota, 2018). Site Vinca Site Taxane Site Laulimalide/péloruside Site Maytansine Tubuline Site Colchicine Tubuline Site Pironétine Figure 29. Sites de fixation des MTAs sur la tubuline. (Steinmetz and Prota, 2018). L'amélioration des techniques de cristallographie à rayon X et de cryo-microscopie électronique a permis de mieux caractériser l'interaction des MTAs avec la tubuline et de comprendre leur mécanisme d'action au niveau moléculaire. L'action de ces différents agents dépend de leur localisation sur la tubuline, c'est pourquoi ils sont souvent décrits en fonction de leur site de fixation. On distingue deux types d'agents ciblant les MTs : les MTAs qui déstabilisent les MTs seront dénommés MDAs (Microtubules Destabilizing Agents) et les agents stabilisants les MTs seront dénommés MSAs (Microtubules Stabilizing Agents). - 57 - Introduction III. 2. 1 Sites de fixation des MDAs Tous les MTAs qui se fixent au niveau des sites maytansine, colchicine, vinca et pironétine sont considérés comme étant des MDAs. a. Site colchicine La colchicine est un alcaloïde tricyclique, extrait des colchiques (plantes du genre colchicum), principalement le colchique d'automne. Le terme alcaloïde désigne des composés organiques azotés et basiques extraits de végétaux. Le site de fixation de la colchicine est l'un des plus étudié parmi les sites fixant les MDAs. De nombreuses molécules présentant une grande diversité structurale et interagissant avec ce site ont été conçues et synthétisées (Fig. 30A) (Lu et al. , 2013). Le site colchicine forme une poche profonde enfouie dans le domaine intermédiaire de la tubuline b et est localisé à proximité de l'interface intradimère, entre les sous-unités a et b. Il est constitué des hélices H7-H8, de la boucle T7 et de 2 brins de feuillets b, S8-S9 de la tubuline b. Il implique également la boucle T5 de la tubuline a (Raimond et al. , 2004 ; Steinmetz and Prota, 2018). Ce site peut être subdivisé en 3 zones : une zone proche de la sous-unité a (Zone I), une zone centrale (Zone II) et une dernière zone profondément enfouie dans la sous-unité b (Zone III). Les MDAs interagissant avec ce site se fixent généralement sur les zones I et II, ou II et III, mais ne couvrent jamais simultanément les 3 zones (Fig. 30B). Les interactions entre les MDAs et le site colchicine sont principalement hydrophobes (Steinmetz and Prota, 2018) . Le site colchicine est accessible uniquement sur les dimères libres de tubuline et la fixation d'une molécule sur un dimère forme un complexe tubuline-colchicine faiblement réversible. Ce complexe co-polymérise ensuite avec les tubulines libres au niveau de l'extrémité ( ) des MTs (Jordan and Wilson, 2004). Le mécanisme moléculaire de l'action dépolymérisante de la colchicine est désormais mieux compris. Au cours de l'assemblage des microtubules, les dimères de tubuline passent d'une conformation incurvée quand ils sont libres à une conformation droite quand ils sont incorporés dans le microtubule (voir la partie II. 2. 1 c). Ce changement de conformation est caractérisé par le mouvement sur les hétérodimères a et b, de deux brins de feuillets b S8-S9 du domaine intermédiaire, vers l'hélice H8 qui s'accompagne d'une rotation de l'hélice H7, provoquant une contraction, un écrasement du site de liaison de la colchicine. Ainsi, la liaison de la colchicine pourrait empêcher la - 58 - Introduction formation du MT essentiellement en empêchant la transition du dimère d'une conformation courbée à une conformation droite (Fig. 30C). (A) Colchicine Nocodazole (B) Indibuline E-7010 (ABT-751) (C) Tubuline incurvée Tubuline linéaire ( ) (-) Figure 30. Fixation des MDAs sur le site colchicine. (A) Structure chimique de la colchicine et d'autres agents interagissant avec le site colchicine (Robert, 2015). (B) Représentation de la structure du site colchicine. Le MDA est représenté en violet. (C) La fixation du MDA sur le site colchicine déstabilise les MTs en empêchant l'hétérodimère de tubuline de passer d'une conformation recourbée à une conformation droite (Steinmetz and Prota, 2018). b. Site vinca Les alcaloïdes de la Pervenche représentent la plus ancienne famille de MTAs. Des scientifiques canadiens, Robert Noble et Charles Beer, découvrent la vinblastine à la fin des années 1950. Isolée à partir d'extraits des feuilles de la pervenche de Madagascar (Catharanthus roseus), cette molécule est utilisée pour son potentiel antimitotique et anticancéreux. La vincristine, qui ne diffère de la vinblastine que légèrement, est à son tour isolée de ces plantes, au début des années 1960. Les alcaloïdes de la Pervenche sont d'abord utilisés en monothérapie dans le traitement des hémopathies malignes de l'enfant, puis ils sont largement employés pour traiter les tumeurs malignes solides et les hémopathies malignes chez l'adulte (Mukhtar et al. , 2014). Puis de nouveaux analogues apparaissent, obtenus par des substitutions diverses à partir des deux premières molécules (vindésine, vinorelbine, vinflurine) (Fig. 31A). Les alcaloïdes de la pervenche sont constitués de l'association de deux noyaux reliés par une liaison carbone-carbone : un noyau dihydroindole (vindoline) et un noyau indole (catharantine) (Robert, 2015). D'autres classes de composés chimiques à la fois naturels et synthétiques sont également connus pour se fixer sur le site vinca : les dolastatines, l'éribuline, l'auristatine, etc. - 59 - Introduction Le site vinca est localisé sur la tubuline b, à l'interface entre deux hétérodimères a-b. Il est constitué d'une zone centrale qui permet l'établissement de l'interaction avec le MDA et d'une poche qui s'étend jusqu'au site de fixation du GTP échangeable sur la tubuline b. La zone centrale fait intervenir l'hélice H6, les boucles T5 et H6-H7 de la tubuline b du premier dimère (b1) et l'hélice H10, le brin S9 et la boucle T7 de la tubuline a du deuxième dimère (a2) (Fig. 31B) (Gigant et al. , 2005). La fixation d'un MDA au niveau de ce site forme une cale moléculaire qui empêche l'alignement correct des dimères de tubuline, provoquant la formation de protofilaments incurvés, incompatibles avec l'assemblage linéaire des MTs (Fig. 31C). (A) Catharantine Vinblastine Vinflunine (B) vindoline Vincristine Vinorelbine (C) 2 2 1 1 ( ) (-) (2) Structure en anneau Figure 31. Fixation des MDAs sur le site vinca. (A) Structure chimique de la vinblastine et d'autres agents interagissant avec le site vinca (Perez, 2009). (B) Représentation de la structure du site vinca. Le MDA est représenté en rouge. (C) À faible concentration le MDA bloque la polymérisation des MTs. À forte concentration, il séquestre les dimères de tubuline et provoque la formation de structures en anneaux (Steinmetz and Prota, 2018). Le degré de déformation des protofilaments peut être modulé par différents types de MDAs. De plus, utilisés à forte concentration, les alcaloïdes de la Pervenche peuvent entrainer la séquestration des dimères a-b en formant des structures en anneau avec la tubuline libre. Par ailleurs, la liaison d'un MDA sur le site vinca interdit le positionnement correct des résidus catalytiques de la tubuline a2 sur la tubuline b1, empêchant ainsi l'hydrolyse du GTP en GDP (Steinmetz and Prota, 2018). Les alcaloïdes de la Pervenche se fixent à l'extrémité ( ) des MTs avec une forte affinité et sur les tubulines du corps des MTs avec une faible affinité (Jordan, 2012 ; Mukhtar et al. , 2014) . - 60 - Introduction c. Site maytansine La maytansine est un macrolide de la famille des ansamycines et est présente dans une bactérie de la famille des actinomycètes. Elle a été isolée à partir d'une plante du genre Maytenus qui vit en symbiose avec la bactérie (Robert, 2015). Jusqu'à récemment, on pensait que la maytansine interférait avec le site vinca. Cependant, la cristallographie à rayon X a permis de démontrer qu'elle se lie sur un site distinct de celui de la vinblastine, o se fixent également d'autres molécules telles que la PM60184, la spongistatine, la rhizoxine et le disorazole. (Fig. 32A) (Steinmetz and Prota, 2018). Le site maytansine est localisé sur la tubuline b, à l'interface entre deux hétérodimères a-b. Il est adjacent au site GTP. Le MDA qui se fixe au niveau de ce site créé des interactions hydrophobes et polaires avec les résidus des hélices H3', H11 et H11', mais également avec les boucles S3-H3' (T3), S5-H5 (T5) et H11-H11' de la tubuline b. Le site maytansine fait aussi intervenir la boucle H10-S9, le brin S8 et l'hélice H8 de la tubuline a (Fig. 32B) (Prota et al. , 2014). Les hélices H3' et H11' sont des petites portions respectives des hélices H3 et H11. La fixation d'un MDA sur le site maytansine est indépendante de la nature droite ou courbée de la conformation de la tubuline. Elle bloque la formation des contacts longitudinaux entre les dimères de tubuline, soit en inhibant l'addition de dimères au niveau de l'extrémité ( ) des MTs, soit en formant des complexes non fonctionnels avec la tubuline lorsque les MDAs sont utilisés à forte concentration (Fig. 32C). - 61 - Introduction (A) Maytansine Rhizoxine (B) PM060184 (C) ( ) (-) Figure 32. Fixation des MDAs sur le site maytansine. (A) Structure chimique de la maytansine et d'autres agents interagissant avec le site maytansine (Prota et al. , 2014). (B) Représentation de la structure du site maytansine. Le MDA est représenté en jaune. (C) À faible concentration le MDA bloque l'addition de dimères à l'extrémité ( ) des MTs. À forte concentration, il forme des complexes non fonctionnels avec les dimères de tubuline (Steinmetz and Prota, 2018). d. Site pironétine La pironétine est une lactone insaturée (Fig. 33A) et est, à ce jour, le seul composé connu pour interagir avec la tubuline a uniquement, par établissement d'une liaison irréversible (Yang et al. , 2016). Cette molécule a été extraite de souches de Streptomyces en fermentation, dans les années 1990 et utilisée dans un premier temps comme un régulateur de croissance dans les plantes (Kobayashi et al. , 1994). Son activité anti-tumorale et son action sur les MTs ont été mises en évidence un peu plus tard (Kondoh et al. , 1999, 1998). Le site pironétine est localisé sur la sous-unité a de la tubuline et forme une poche hydrophobe. La pironétine interagit avec les résidus des brins S8, S10 et avec l'hélice H7 (Fig. 33B). La chaine latérale de cette molécule est plus profondément enfouie dans la poche formée par l'hélice H7 et les brins S4, S5 et S6. La fixation de la pironétine provoque une perturbation de la conformation de la boucle T7 et de l'hélice H8 de la tubuline a. Ces deux éléments structuraux jouent un rôle clé dans les contacts longitudinaux entre les dimères du protofilament. Il a donc été proposé que l'assemblage des MTs soit perturbé, à des concentrations élevées de ligand en formant des complexes tubuline-pironétine non- compétents pour l'assemblage, ou bien, à des concentrations sub-stoechiométriques, en - 62 - Introduction empêchant l'addition de dimères de tubuline supplémentaires à l'extrémité (-) des MTs pour lesquels les sous-unités de la tubuline sont exposés (Fig. 33C) (Prota et al. , 2016). (A) Pironétine (B) (C) ( ) (-) Boucle T7 et hélice H8 intactes Boucle T7 et hélice H8 perturbées Figure 33. Fixation des MDAs sur le site pironétine. (A) Structure chimique de la pironétine (Prota et al. , 2016). (B) Représentation de la structure du site pironétine. Le MDA est représenté en jaune. (C) À faible concentration la pironétine bloquerait l'addition de dimères à l'extrémité (-) des MTs. À forte concentration, elle formerait avec les dimères de tubuline des complexes incompatibles pour l'assemblage (Steinmetz and Prota, 2018). III. 2. 2 Sites de fixation des MSAs Les MTAs qui se fixent au niveau des sites taxane et laulimalide/péloruside sont considérés comme étant des MSAs. a. Site taxane Les taxanes sont des diterpènes comprenant entre autres le paclitaxel (PTX), le docétaxel et le cabazitaxel. Le PTX a été isolé pour la première fois à partir de l'écorce de l'if du Pacifique (Taxus brevifolia) dans le cadre d'un programme de criblage de produits naturels. Il est constitué d'un noyau polycyclique (la désacétyl-baccatine III) lié à une chaine latérale. L'amélioration des techniques d'hémi-synthèse à partir de ce noyau (présent en grande quantité dans les feuilles de l'if Européen) a permis d'en produire davantage et a ouvert la voie à la préparation de dérivés parmi lesquels le docétaxel (un intermédiaire de synthèse) et le cabazitaxel (Robert, 2015). Aujourd'hui, de nombreux MSAs se fixent sur le site taxane : les épothilones, le zampanolide, le discodermolide, les taccalonolides (Fig. 34A). L'ensemble de ces agents s'insère dans une poche de la tubuline b située dans la lumière du MT (Fig. 34B) (Kellogg et al. , 2017). Le site taxane est formé par des résidus hydrophobes présents sur l'hélice H7, le brin S7 et les boucles H6-H7, S7-S9 (M-loop) et S9-S10. Tous les - 63 - Introduction MSAs se fixant sur ce site établissent des liaisons à la fois hydrophobes et polaires avec plusieurs de ces résidus (Fig. 34C) (Kellogg et al. , 2017 ; Steinmetz and Prota, 2018). Il faut noter que le zampanolide et le taccalonolide AJ (un variant de la famille des taccalonolides) se lient de façon covalente à l'His229 et l'Asp226, respectivement. Les MSAs du site taxane stabilisent les MTs par plusieurs mécanismes moléculaires. Le taccalonolide AJ déplace la boucle M dans une conformation plus ouverte qui facilite les contacts latéraux au sein du MT (Steinmetz and Prota, 2018). Le zampanolide et l'épothilone A, en se fixant sur le site taxane et grâce à leur chane latérale, restructurent la boucle M (qui était désordonnée) en une hélice courte, favorisant les contacts latéraux entre les tubulines du MT (Fig. 34D) (Prota et al. , 2013). (A) PTX Zampanolide (B) Epothilone A Taccalonolide AJ H (C) (D) Lumière Site Taxane OH Site Lau/Pel ( ) (-) Boucle M structurée (tub ) Boucle M déstructurée (tub ) Boucle M structurée (tub ) Boucle M déstructurée (tub ) Figure 34. Fixation des MSAs sur le site taxane. (A) Structure chimique du PTX et d'autres agents interagissant avec le site taxane. (B) MT vu du dessus avec les site taxane (vert) et laulimalide/péloruside (bleu). (C) Représentation de la structure du site taxane. Le MDA est représenté en vert. (D) Le MSA modifie la conformation et/ou la structure de la boucle M. Stabilisation des MTs en favorisant les contacts latéraux (Steinmetz and Prota, 2018). Le mécanisme d'action du PTX, du taccalonolide et du discodermolide est différent puisque ces agents ne possèdent pas de chaine latérale qui se projette au niveau de la boucle M (Fig. 35A) (Prota et al. , 2017). Plusieurs études suggèrent que le PTX stabilise les MTs en renforçant les contacts longitudinaux au sein du MT grâce un mécanisme allostérique (Steinmetz and Prota, 2018). De plus, une analyse en cryo-microscopie électronique à haute résolution a montré que l'hydrolyse du GTP en GDP et la libération d'un groupement phosphate lors de l'assemblage, conduit à une compaction au niveau de l'interface entre les dimères, adjacent au site E de la tubuline b. Le PTX semble inverser partiellement cet effet et restaure une conformation plus lâche entre les dimères, même après hydrolyse du GTP (Fig. 35B) (Wade et al. , 2013). Cependant, les détails de cette expansion au sein du MT - 64 - Introduction induite par le PTX et le mécanisme allostérique qui relie le site taxane aux contacts longitudinaux restent inconnus (Kellogg et al. , 2017). Ainsi, différents ligands du site taxane peuvent stabiliser les MTs par des méanismes différents. Le site des taxanes pourrait donc être considéré comme un ensemble de plusieurs sites fonctionnels : selon leur mode d'occupation, on observera des effets conformationnels différents sur la tubuline dans la lattice des MTs. (A) (B) Hydrolyse du GTP Libération d'un groupement phosphate Compaction PTX Expansion Tubuline Tubuline (domaine intermédiaire) Tubuline (domaine N-terminal) Destabilisation Figure 35. Mode d'action du paclitaxel. (A) Représentation schématique de la liaison du PTX (vert) et de l'épothilone A (rose) sur le site taxane. Les hélices impliquées dans le site taxane sont sous forme de cylindres et la sous-unité b du protofilament adjacent est en représentation de surface. La boucle M est surlignée en jaune. Les interactions clés sont indiquées par une flèche noire (Wade et al. , 2013). (B) Représentation schématique de l'hypothèse de la stabilisation des MTs par le PTX (jaune) (Wade et al. , 2013). b. Site laulimalide/péloruside A Le laulimalide et le péloruside A (Fig. 36A) ont été isolés à partir des éponges marines Mycale hentscheli et Cacospongia mycofijiensis, respectivement. Leur site de liaison est localisé au niveau de la tubuline b mais, contrairement au site taxane, il se trouve sur la partie extérieure du MT, proche de l'interface latérale entre les protofilaments (Fig. 34B). Le site laulimalide/péloruside A est formé des résidus hydrophobes et polaires des hélices H9, H10 et des boucles H9-H9', H10-S9 de la tubuline b (Fig. 36B). L'hypothèse du mode d'action de ces molécules est qu'elles établissent des contacts latéraux avec l'hélice H3 de la tubuline du protofilament adjacent et inhibent le désassemblage en formant des sortes d'attaches moléculaires entre les protofilaments d'un MT. Le péloruside A aurait un rôle d'attache plus important au niveau des contacts latéraux de la couture. Enfin, la - 65 - Introduction fixation de ces molécules sur leur site entraine la stabilisation d'éléments à proximité de la boucle M, contribuant à l'établissement de contact latéraux dans les MTs (Fig. 36C) (Steinmetz and Prota, 2018) (A) Laulimalide (B) Péloruside (C) ( ) (-) Figure 36. Fixation des MSAs sur le site laulimalide/péloruside. (A) Structure chimique du laulimalide et du péloruside. (B) Représentation de la structure du site laulimalide/péloruside. Le MDA est représenté en bleu cyan. (C) Ces molécules favorisent les contacts latéraux entre les tubulines b-b au sein du MT mais également entre les tubulines a-b au niveau de la couture (Steinmetz and Prota, 2018). III. 3 Mécanisme d'action des MTAs Les MTAs se lient à la tubuline et interfèrent avec le réseau microtubulaire de plusieurs manières. À fortes concentrations, ils peuvent favoriser ou inhiber l'assemblage des MTs provoquant respectivement une augmentation ou une diminution de la masse de MTs. Sur la base de ces effets, les MTAs sont regroupés en agents stabilisants les MTs (PTX, épothilones, etc. ) ou en agents déstabilisants les MTs (vinblastine, vincristine, colchicine, nocodazole, etc. ). À concentrations plus faibles, l'ensemble de ces agents supprime principalement la dynamique des MTs sans affecter significativement la masse de MTs (Dumontet and Jordan, 2010). - 66 - Introduction III. 3. 1 Effets des MTAs sur la dynamique des microtubules in vitro a. Les agents stabilisants les microtubules (MSAs) Les MSAs rassemblent les molécules qui se fixent au niveau des sites taxane et laulimalide/péloruside. In vitro, ces molécules diminuent la concentration critique de tubuline nécessaire à l'assemblage des MTs et favorisent la polymérisation (Schiff et al. , 1979). La figure 37 montre qu'à une concentration de 50M, légèrement supérieure à la concentration critique d'assemblage dans ces conditions expérimentales, la tubuline polymérise en MTs lentement et n'atteint pas encore un état d'équilibre après 80 minutes d'assemblage. L'ajout de concentrations croissantes de PTX favorise l'assemblage, augmente la vitesse de polymérisation des MTs et diminue la concentration critique d'assemblage. En effet lorsque le PTX est utilisé à 500nM, l'état d'équilibre est atteint après 25 minutes de polymérisation, avec un nombre de MTs formés plus important, à l'origine d'une densité optique plus élevée. ) m n 0 5 3 ( e u q i t p O é t i s n e D Control PTX (50nM) PTX (100nM) PTX (200nM) PTX (500nM) Temps (min) Figure 37. Effets du paclitaxel sur l'assemblage des microtubules in vitro. Polymérisation de la tubuline purifiée (à partir de cervelles de bœufs) à la concentration limite d'assemblage (50M ici), en présence ou non de concentrations croissantes de PTX. L'ajout de PTX favorise l'assemblage de la tubuline de manière dose-dépendante (données personnelles). L'observation de la polymérisation des MTs in vitro à l'aide de la technique TIRF (voir Fig. 16, p41) permet de décrire de manière détaillée, l'impact du PTX sur les paramètres de la cinétique d'assemblage des MTs. Ces analyses montrent qu'à faible concentration le PTX a peu d'effet sur la vitesse de croissance des MTs. En revanche, il augmente significativement le temps que les MTs passent en croissance, réduit fortement la vitesse de raccourcissement des MTs et faiblement le nombre de catastrophes. À forte concentration, l'ensemble de ces effets est accentué, principalement le nombre de catastrophes qui passe à zéro, ce qui a pour conséquence d'augmenter la longueur des MTs (Mohan et al. , 2013). - 67 - Introduction b. Les agents déstabilisants les microtubules (MDAs) Les MDAs rassemblent les molécules qui se fixent sur les sites vinca, colchicine, maytansine, pironétine et perturbent l'assemblage des MTs. La figure 38 présentent les effets de la vinblastine sur lassemblage des MTs in vitro. Cette molécule se fixe préférentiellement sur l'extrémité croissante des MTs et diminue leur vitesse d'assemblage. Plus la concentration de vinblastine est forte, plus son affinité pour la tubuline libre est importante. Ce mécanisme de séquestration est à l'origine d'une augmentation de la concentration citrique d'assemblage et d'un état d'équilibre tardif, avec un nombre de MTs formés plus faible (densité optique réduite). Control ) m n 0 4 3 ( e u q i t p O é t i s n e D Temps (min) Figure 38. Effets de la vinblastine sur l'assemblage des microtubules in vitro. Polymérisation de la tubuline purifiée (à partir de cervelles de bœufs) en présence ou non de concentrations croissantes de vinblastine. La tubuline est utilisée ici à une concentration de 30M. L'ajout de vinblastine inhibe l'assemblage de la tubuline de manière doses-dépendantes (Kuznetsov et al. , 2009). L'analyse des paramètres d'instabilité dynamique lors de l'ajout de MDAs montre une réduction de la vitesse de croissance et de raccourcissement des MTs, une diminution des évènements de polymérisation/dépolymérisation, une augmentation du temps passé en pause et de la fréquence des catastrophes (Jordan and Wilson, 1998 ; Mohan et al. , 2013). III. 3. 2 Effets des MTAs sur la dynamique des microtubules dans les cellules Des effets similaires des MTAs sur les paramètres d'instabilité dynamique observés in vitro peuvent être observés dans les cellules. En effet, des études montrent une forte corrélation entre les effets de la vinblastine sur la dynamique des MTs in vitro et dans les cellules. Cependant, il est possible d'observer certaines différences entre les deux situations pouvant être dues à la présence dans les cellules de MAPs qui contrôlent la dynamique des - 68 - Introduction MTs (Mohan et al. , 2013). De plus, il est important de noter que la concentration intracellulaire des drogues est différente de la concentration dans le milieu (Jordan and Wilson, 1998). Ainsi, la concentration intracellulaire dépend des mécanismes d'entrées (par diffusion) et de sortie (souvent à l'aide de pompes d'efflux) des drogues, ainsi que de leur affinité pour leurs cibles. Par exemple le PTX a beaucoup d'affinité pour la tubuline et a tendance à s'accumuler dans les cellules. Les concentrations de MTAs testées réellement dans les cellules peuvent donc être souvent très différentes de celles appliquées. Enfin, la possibilité que certains de ces agents puissent avoir une autre cible cellulaire que les MTs n'est pas à exclure et peut compliquer la compréhension du mécanisme d'action de la drogue. À forte concentration (de l'ordre du micromolaire), il a toutefois été observé que les MSAs stimulent la polymérisation des MTs et augmentent la masse de MTs dans les cellules alors que les MDAs provoquent la dépolymérisation des MTs et diminuent la masse des MTs dans les cellules (Fig. 39). Figure 39. Effets des MTAs à forte concentration dans les cellules. Les cellules MDA-MB-237 (cellules du cancer du sein) sont traitées ou non pendant 2 heures avec un agent stabilisant (paclitaxel) ou un agent déstabilisant (nocodazole), tous deux à une concentration de 10M. Les MTs sont en rouges et les noyaux en bleu (Lv et al. , 2017). Le PTX augmente la masse de MTs et induit également la formation de faisceaux de MTs. Le nocodazole dépolymérise l'ensemble des MTs. Échelle, 10m. Malgré ces différences observées entre les effets des MTAs appliqués à fortes concentrations, il a été montré que ces deux classes de molécules ralentissent la dynamique des MTs quand elles sont appliquées à plus faibles concentrations (Fig. 40), exerçant un effet stabilisant. Cela se traduit par une diminution de l'instabilité dynamique des MTs et du treadmilling (Jordan and Wilson, 2004, 1998). - 69 - Introduction Agents destabilisants les MTs Agents stabilisants les MTs Forte concentration Forte concentration Faible concentration Faible concentration Pompe d'efflux Colchicine, Vinblastine, Vincristine PTX, Epothilone a l e d n o i t a t n e m g u A s T M s e d n o i t a s i r é m y l o p é d Suppression de la dynamique des MTs p o l y m é r i s a t i o n d e s M T s A u g m e n t a t i o n d e l a Figure 40. Effets des MTAs sur le réseau de microtubules. Les MTAs sont de petites molécules qui diffusent à travers les membranes plasmiques des cellules, se fixent sur les MTs et en modifient l'assemblage et la dynamique. Ils peuvent être rejetés hors de la cellule par des pompes d'efflux (Mukhtar et al. , 2014). III. 3. 3 Effets antimitotiques des MTAs Dans les cellules en culture, les MTAs sont principalement connus pour leur action antimitotique. En effet, les cellules traitées par ces agents présentent des phénotypes mitotiques anormaux conduisant à la mort cellulaire. Le passage des cellules par la mitose semble être une condition préalable indispensable à l'apoptose induite par les MTAs (Chen et al. , 2003 ; Mukhtar et al. , 2014). a. Les MSAs Le PTX représente l'un des agents le plus étudié parmi les MSAs. Il se lie aux MTs et stabilise le réseau, ce qui inhibe l'instabilité dynamique et favorise une nucléation ectopique au sein des cellules. L'effet prédominant du PTX dans les cellules en culture est caractérisé par la présence de phénotypes mitotiques anormaux. En effet les cellules traitées présentent un nombre anormal d'hémi-fuseaux mitotiques et des chromosomes anormalement présents au niveau des pôles (Fig. 41A). Le degré de perturbation du fuseau dépend de la concentration de drogue utilisée, de la durée d'exposition et du type cellulaire. Le nombre anormal de pôles serait causé par la nucléation de MTs, favorisée par le PTX et le recrutement de certaines MAPs telles que la dynéine et NUMA (Mitchison et al. , 2017 ; Verde et al. , 1991). Ces pôles ne contiennent pas de centrioles. Plus la concentration en molécule est élevée, plus le PTX favorise la nucléation et donc plus le nombre de pôles est important (Fig. 41B) (Zasadil et al. , 2014). - 70 - Introduction (A) ADN, MTs (B) Nombre de pôles mitotiques e d e g a t n e c r u o P ) % ( e u q i t o t i m u a e s u f 100 75 50 25 0 [PTX] (nM) Figure 41. Effets du paclitaxel sur le fuseau mitotique. (A) Les cellules traitées au PTX présentent un nombre anormal d'hémi-fuseaux mitotiques dont le nombre est indiqué sur chaque image. Les MTs sont en rouge et l'ADN en bleu. (B) Quantification du nombre d'hémi-fuseaux mitotiques en fonction des concentrations de PTX. n 100. (Zasadil et al. , 2014). L'apparition d'un grand nombre d'hémi-fuseaux mitotiques après application de concentrations élevées de PTX provoque un arrêt des cellules en mitose. Ce blocage est dû à l'activation du point de contrôle SAC. Le devenir de ces cellules est très variable selon les lignées cellulaires. En effet, les cellules bloquées peuvent soit directement mourir en mitose, soit échapper au point de contrôle et se diviser. Après la sortie de la mitose, les cellules peuvent mourir, passer en sénescence ou entrer de nouveau dans un cycle cellulaire (Mitchison et al. , 2017). L'arrêt mitotique n'est pas nécessaire à la mort cellulaire. Des concentrations plus faibles de PTX (cliniquement pertinentes) détruisent les cellules tumorales en induisant des divisions multipolaires (Fig. 42). Les cellules présentent également des fuseaux anormaux contenant des pôles supplémentaires mais ne restent pas bloquées en mitose. Elles entrent en anaphase et dispersent leurs chromosomes dans plusieurs directions causant l'apparition de deux ou trois cellules filles. La ségrégation des chromosomes est randomisée en raison de la division multipolaire suivie d'une cytocinèse partielle. Les cellules filles résultantes sont aneuploïdes et une partie de celles-ci meurt, probablement à cause de la perte d'un ou de plusieurs chromosomes essentiels (Weaver, 2014). - 71 - Introduction PTX Cytocinèse partielle Mort de la cellule Figure 42. À faible concentration, le paclitaxel détruit les cellules tumorales en induisant des divisions multipolaires. (Weaver, 2014). b. Les MDAs Les cellules exposées à des agents déstabilisants présentent également des phénotypes mitotiques anormaux avec une augmentation de la longueur et du nombre de MTs astraux, une diminution de la longueur du fuseau central et la présence de chromosomes au niveau des pôles du fuseau. À de faibles concentrations de vinblastine et de nocodazole, ces changements se produisent en l'absence de dépolymérisation des MTs (Jordan et al. , 1992). Ces différentes perturbations dépendent de la molécule et de sa concentration, du temps d'exposition et du type cellulaire. La figure 43 représente les phénotypes mitotiques observés de manière récurrente dans les cellules traitées par des agents déstabilisants. Augmentation de la concentration des MDAs et/ou de la durée de traitement (a) (b) (c) (d) Kinétochore MTs, Tubuline Chromosomes Ensemble de chromosomes Matériel péricentriolaire Centrioles Figure 43. Représentation schématique des phénotypes mitotiques les plus observés dans les cellules traitées avec des MDAs. (a) Sans traitement les cellules en métaphase présentent deux hémi-fuseaux partant des centrosomes vers le centre de la cellule o les chromosomes sont alignés sur la plaque équatoriale. (b) Inhibition de l'instabilité dynamique entrainant une diminution de la croissance des MTs. Quelques chromosomes restent bloqués au niveau des pôles. (c) Raccourcissement du fuseau en raison d'une diminution de la croissance de nombreux MTs. Grande quantité de chromosomes au niveau des pôles. (d) Dépolymérisation complète des MTs et destruction du fuseau mitotique. Dispersion du matériel péricentriolaire. Adaptée de Moisoi et al. , 2002. - 72 - Introduction L'action antimitotique des MDAs à faibles concentrations dans les cellules est principalement due à la suppression de la dynamique des MTs. Le blocage en mitose se fait généralement au cours de la métaphase. En effet, la perte de la dynamique perturbe la migration des chromosomes vers la plaque équatoriale et provoque une accumulation de matériel génétique au niveau des pôles. L'absence d'alignement correct des chromosomes qui en résulte est à l'origine de l'activation du SAC, bloquant les cellules en mitose et pouvant éventuellement conduire à la mort cellulaire (Jordan and Wilson, 2004). III. 4 Utilisation clinique des MTAs III. 4. 1 Les MTAs en chimiothérapie Les MTAs sont largement utilisés en chimiothérapie anti-cancéreuse (voir le tableau 1 de la partie I. 3. 3 d, p25). Les principales molécules utilisées en clinique sont des dérivés des alcaloïdes de la Pervenche (Oncovin, Velbe, Navelbine, etc. ) et des taxanes (Taxol, Taxotère, etc. ). Bien que la colchicine soit utilisée depuis l'antiquité pour traiter la goutte, la fenêtre thérapeutique entre activité et toxicité de cette molécule est trop étroite pour son emploi en cancérologie. De nombreux composés qui se fixent sur le site colchicine ont été identifiés comme anti-cancéreux potentiels à cause de leur habilité à passer outre les résistances impliquant les pompes d'efflux. De plus leur action anti-angiogénique et anti- vasculaire en fait des anti-cancéreux intéressants. C'est pourquoi, malgré leur toxicité, un grand nombre de molécules dérivées de la colchicine continue à apparatre dont la plupart sont en essai clinique (Lu et al. , 2013). III. 4. 2 Mécanisme d'action des MTAs dans les tumeurs Contrairement à ce que l'on connat du mécanisme d'action des MTAs in vitro et in vivo, leur mécanisme d'action dans un organisme entier est plus complexe. En plus des problèmes (pas toujours compris) liés à la variabilité inter-individus, qui fait que des patients avec un même diagnostic peuvent répondre de manières différentes aux traitements, on ne comprend pas très bien le mécanisme d'action des MTAs en clinique, à l'origine de leur efficacité thérapeutique. Il a longtemps été admis que le blocage des cellules en mitose dans les tumeurs était à l'origine de l'efficacité des MTAs. Cependant, de nouvelles études montrent que l'action des MTAs pourrait ne pas se limiter uniquement à des mécanismes antimitotiques. En effet, l'équipe de T. J Mitchison a réussi à mesurer la fréquence de division des cellules par imagerie intra-vitale dans les tumeurs et a démontré que dans beaucoup de - 73 - Introduction tumeurs chimio-sensibles, elle n'est pas particulièrement élevée contrairement à ce qui a toujours été pensé (Mitchison, 2012). De plus, si le temps de doublement des cellules du cancer du sein en culture est d'environ 24 heures, il est estimé être compris entre 40 et 300 jours dans une tumeur primaire. De même, la plupart des modèles précliniques de xénogreffes a été établi de manière à ce que les expérimentateurs puissent conduire les expériences assez rapidement et ne reflète pas exactement ce qui est observé chez les patients (Tableau 5). Comment des drogues ciblant uniquement la mitose pourraient être aussi efficaces dans ce cas ? Modèles précliniques (Moyenne en jour) Patients (Moyenne en jour) Cancer du sein Cancer du colon Cancer du poumon Cancer de la prostate Mélanome 5, 6 3, 4 4, 4 3, 4 5, 4 152 391 114 219 147 Tableau 5. Temps de doublement de la taille des tumeurs (en jour) : Comparaison entre les modèles précliniques in vivo et les patients. Adapté de Komlodi-Pasztor et al. , 2012. Par ailleurs, des drogues ciblant sélectivement et de manière efficace les processus mitotiques (inhibiteurs du moteur mitotique Eg5, inhibiteurs de la kinase Aurora), développées initialement pour pallier la neurotoxicité des taxanes et des vincas, ont apporté des résultats décevants lors des essais cliniques (Jue Shi and Mitchison, 2015). Elles ne sont pas efficaces sur la croissance tumorale et provoquent une aplasie médullaire importante. L'ensemble de ces observations suggère que la mitose n'est pas la cible principale des MTAs (Komlodi- Pasztor et al. , 2011). Quelques hypothèses quant à l'action toxique du PTX dans les tumeurs sont présentées figure 44. L'efficacité thérapeutique des MTAs pourrait ainsi résulter : d'une accumulation sélective à la tumeur ; de caractéristiques particulières de l'environnement tumoral ; de leur action sur d'autres fonctions des MTs, sélectivement importantes pour les tumeurs ; de leur action sur d'autres types cellulaires, importants pour la croissance des tumeurs ; de leur action sur d'autres cibles que les MTs. Il s'agit d'une liste non exhaustive. De plus ces différentes hypothèses ne sont pas mutuellement exclusives. Nous allons les détailler ci-dessous dans le cas particulier du PTX. - 74 - Introduction Cibler les cellules en division Cellules cancéreuses Cellules cancéreuses en division quiescentes Figure 44. Mécanismes d'action potentiels du paclitaxel sur les cellules tumorales. Les flèches vertes représentent les transitions entre les différentes phases du cycle cellulaire. La flèche rouge représente le mécanisme d'action le plus connu et le mieux caractérisé du PTX, à savoir de cibler les cellules en division. Les flèches bleues indiquent les mécanismes hypothétiques du PTX pour tuer les cellules quiescentes. Adaptée de Mitchison, 2012. a. Rétention du PTX dans les tumeurs Il a été montré que le PTX est retenu dans les tumeurs pendant plusieurs jours, même après son élimination dans la circulation sanguine (Mori et al. , 2006). Cette rétention serait probablement due à la fixation peu réversible du PTX sur les MTs. De plus, des études ont montré que les cellules transformées étaient plus sensibles au PTX que les cellules saines, expliquant ainsi l'accumulation préférentielle du PTX dans les tumeurs (Mori et al. , 2006 ; Weaver, 2014). Cette rétention prolongée peut être à l'origine de la mort des cellules qui se divisent mais également des cellules quiescentes qui entrent doucement en mitose. Cependant, la rétention du PTX n'explique pas son efficacité dans certaines tumeurs o la majorité des cellules meurent sans passer par un arrêt mitotique (Jordan et al. , 1993 ; Orth et al. , 2011). b. Effets du PTX sur les cellules en interphase Les MTAs peuvent agir sur les réseaux de MTs en interphase et affecter le trafic intracellulaire et les voies de signalisation. En effet, malgré la cinétique de croissance lente des cellules du cancer de la prostate, les taxanes ont montré une réelle efficacité anti- tumorale, notamment dans le cas du cancer de la prostate résistant à la castration (CPRC). Les androgènes et les récepteurs aux androgènes (RAs) jouent un rôle essentiel dans le développement et la progression de ce cancer (Mukhtar et al. , 2014). La fixation de l'androgène sur son récepteur conduit à une translocation nucléaire via le réseau de MTs et participe à l'expression de gènes impliqués dans la prolifération cellulaire. Des études ont montré que l'utilisation de PTX dans le traitement du CPRC conduisait à une réduction de - 75 - Introduction l'expression des RAs et de leur translocation dans le noyau. Le PTX inhibe également l'activité des RAs dans les cellules du CRPC en induisant une accumulation nucléaire de la protéine FOXO1 qui se lie aux RAs et empêche leur action (Mistry and Oh, 2013). Un autre exemple d'altération du trafic intracellulaire provoqué par le PTX et causant la mort des cellules cancéreuses, concerne le suppresseur de tumeur p53. En réponse à un dommage à l'ADN, p53 est transporté dans le noyau par une dynéine via les MTs. Une faible concentration de PTX supprime la dynamique des MTs et favorise l'accumulation nucléaire de p53, induisant l'activation de gènes à l'origine de la mort de la cellule (Giannakakou et al. , 2002) . Le traitement des tumeurs par le PTX active également les voies apoptotiques mitochondriales conduisant à la mort des cellules. En effet, le stress provoqué par la molécule cause une perturbation membranaire à l'origine de la libération de facteurs pro-apoptotiques tels que les cytochromes c et d'autres facteurs induisant l'activation des caspases (Bhalla, 2003). En parallèle, ce stress conduit à l'activation de ROS (reactive oxygen species) impliquée également dans les voies de signalisation apoptotiques (Selimovic et al. , 2008) et dans la régulation de EB1. Son activation entraine une réduction de la phosphorylation de Akt suivie d'une activation de GSK3b, à l'origine de la phosphorylation de EB1 causant une réduction de la vitesse de croissance des MTs (Nehlig et al. , 2017). c. Effets du PTX sur l'environnement tumoral et le système immunitaire Bien qu'à des concentrations cliniques, le PTX puisse perturber la dynamique des MTs en interphase, rares sont les cellules cancéreuses en culture qui meurent sans entrer en mitose. Cependant, les cellules tumorales sont soumises à un environnement particulier (manque de nutriments et d'oxygène, présence d'une matrice extracellulaire, etc. ) et peuvent être plus sensibles au PTX (Mitchison, 2012). Afin de pallier ce problème, les cellules tumorales mettent en place de nouveaux vaisseaux sanguins capables d'irriguer correctement la tumeur. Les cellules endothéliales jouent un rôle essentiel dans ce mécanisme et une modification de la dynamique des MTs dans ces cellules peut interférer avec cette néo-angiogenèse. De nombreuses études réalisées in vitro et sur des modèles animaux révèlent une activité anti-angiogénique du PTX dont de nombreux mécanismes moléculaires et cellulaires ont été proposés. À faible concentration, le PTX augmente la dynamique des MTs en interphase dans les cellules endothéliales. Cette - 76 - Introduction particularité semble être spécifique de ces cellules puisque aucune observation similaire n'a été rapportée dans les cellules tumorales (Pasquier et al. , 2005). La perturbation de la dynamique des MTs par le PTX serait à l'origine d'une dérégulation des fonctions interphasiques (signalisations, transports, perméabilisation des mitochondries, etc. ) causant un ralentissement de la mitose et une réduction de la migration des cellules endothéliales. Le délai mitotique n'est pas strictement nécessaire à l'activité anti-angiogénique du PTX. Il a également été montré qu'un traitement au PTX provoque une dérégulation de certaines protéines impliquées dans l'angiogenèse : surexpression de TSP-1 (inhibiteur de l'angiogenèse), réduction de l'expression de facteurs de survie des cellules endothéliales tels que Ang-1 et la famille VEGF. Enfin il cause une diminution de la quantité de cellules progénitrices endothéliales (CPEs) qui jouent un rôle essentiel dans la régénération de la muqueuse endothéliale des vaisseaux sanguins (Bocci et al. , 2013). Malgré ces différentes études, aucun consensus n'a été établi concernant l'activité anti-angiogénique du PTX in vivo. Le PTX présente également de multiples actions sur le système immunitaire. Il régule la production de diverses cytokines et stimule / inhibe différents lymphocytes (Javeed et al. , 2009). Dans le même ordre d'idée, il a été tout récemment proposé que la micronucléation post-mitotique soit responsable de l'effet toxique et thérapeutique du PTX, en favorisant la signalisation inflammatoire via cGAS-STING et d'autres voies. Dans les tumeurs, cette signalisation peut recruter des leucocytes cytotoxiques, endommager les vaisseaux sanguins et améliorer la réponse des lymphocytes T, conduisant à une régression de la tumeur (Mitchison et al. , 2017). d. Action du PTX sur d'autres cibles cellulaires Le PTX est capable de cibler aussi directement la protéine Bcl-2 (B-cell lymphoma 2) (Ferlini et al. , 2009 ; Rodi and Makowski, 1999). Bcl-2 est un facteur anti-apoptotique souvent surexprimé dans les cancers. La fixation du PTX sur cette molécule provoque son inactivation à l'origine de l'activation des voies apoptotiques (Kroon et al. , 2016). d. Des dommages collatéraux Dans l'hypothèse o les drogues agissent uniquement sur un sous-groupe de cellules cancéreuses, nous pouvons imaginer que la mort de ces cellules induise des changements environnementaux, à l'origine de la mort des cellules cancéreuses voisines. Un tel mécanisme est décrit pour les cellules soumises à des radiations. Les cellules irradiées peuvent - 77 - Introduction endommager les cellules voisines saines par des signaux transmis via des jonctions GAP ou par des facteurs sécrétés (Little, 2006). III. 4. 3 Toxicité des MTAs Malgré l'efficacité des MTAs en chimiothérapie, l'apparition d'effets secondaires en limite l'utilisation et restreint la fenêtre thérapeutique (voir le tableau 1 de la partie I. 3. 3 d, p25). Même si le mécanisme d'action précis des MTAs dans les tumeurs est encore mal compris, son effet bloquant de la division cellulaire est reconnu. La plupart des traitements sont systémiques et s'attaquent non seulement aux cellules cancéreuses mais également aux cellules saines. Ainsi, les MTAs inhibent aussi les mécanismes de division des cellules saines qui prolifèrent rapidement, telles que les cellules du tube digestif, les cellules à l'origine des cheveux et des poils et les cellules de la moelle. Ces altérations provoquent l'apparition d'effets indésirables importants : diarrhées, neutropénie (diminution des globules blancs), anémie (diminution des hématies), aplasie (diminution simultanée de plusieurs types de cellules sanguines), alopécie (perte des poils), etc. (Institut National du Cancer, 2008). La plupart des agents utilisés en chimiothérapie agissent également sur le système nerveux périphérique et causent de nombreuses neuropathies. Parmi les alcaloïdes de la Pervenche, la vincristine est la molécule la plus neurotoxique. En effet, elle provoque des neuropathies essentiellement sensorielles à l'origine de picotements, de démangeaisons chez 30 à 40% des patients traités. Les fibres sensorielles sont touchées plus tôt et plus sévèrement que les neurones moteurs. Les neuropathies des patients traités avec d'autres alcaloïdes tels que la vinblastine et la vinorelbine sont similaires mais moins sévères que celles causées par la vincristine. Les taxanes sont également connus pour causer des neuropathies périphériques chez plus de 50% des patients traités par le docétaxel et au moins 70% pour ceux traités par le PTX (Green and Holton, 2016). Bien que l'on comprenne que les effets des MTAs sur la mitose sont à l'origine des effets secondaires observés dans les cellules en division, les mécanismes causant des neuropathies restent encore mal connus. Les MTs sont essentiels au fonctionnement et au maintien des neurones (Fig. 45) et l'altération de leur dynamique pourrait avoir de graves conséquences. Ainsi, les neuropathies peuvent être le résultat d'une perturbation du flux axonal causée à la fois par la perte (MDAs) ou le regroupement (MSAs) de MTs mais également par la suppression de la dynamique des MTs (Jordan and Wilson, 2004). In vitro, les taxanes et les alcaloïdes de la Pervenche peuvent interrompre le transport au sein des axones et causer des neuropathies (Chan et al. , 1980 ; Komiya and Tashiro, 1988). Le PTX se lie sur toute la longueur des MTs et inhibe la vitesse du transport axonal - 78 - Introduction antérograde (kinésine) des mitochondries dans les cellules neuronales. La vincristine qui se lie aux extrémités croissantes des MTs n'inhibe ce transport qu'à des concentrations significativement plus élevées. En revanche, aucune de ces molécules n'affecte le transport rétrograde (dynéine) dans les cellules neuronales ou les nerfs de souris (Smith et al. , 2016). La déstabilisation des MTs par les MDAs ou la suppression de la dynamique des MTs par les MTAs dans les cellules neuronales peut réduire l'arborisation au niveau du cônes de croissance et causer également l'apparition de neuropathies (Jordan and Wilson, 2004). Futures dendrites Cône de croissance Réseau de F-actine Rassemblement de F-actine Axone MTs stables MTs dynamiques Axone MTs dynamiques MTs stables Actine Transport antérograde Transport rétrograde Figure 45. Les microtubules dans les neurones. Adaptée de Lowery and Vactor, 2009 et Neukirchen and Bradke, 2011. III. 5 Mécanismes de résistance aux MTAs Bien que la chimiothérapie soit efficace dans de nombreux cancers et améliore nettement le pronostic des patients, un phénomène de résistance est fréquemment observé en clinique et limite les effets des médicaments. La résistance aux agents anti-cancéreux peut être classée en deux catégories : la résistance primaire et la résistance acquise. La résistance primaire se traduit par une absence de réponse au traitement et s'explique par une altération génétique de la cible thérapeutique ou des protéines impliquées dans des voies de signalisation liées à la cible. Elle repose également sur des modifications, spécifiques au patient, des facteurs pharmacocinétiques tels que l'absorption, la distribution, le métabolisme et l'excrétion, qui influent sur les niveaux et la cinétique d'exposition aux médicaments. La résistance primaire est relativement rare et de nombreux examens permettent de déterminer préalablement la sensibilité d'un patient à un traitement. La résistance acquise fait référence à la progression de la maladie après une réponse initiale à la thérapie. Elle apparat alors que le patient est toujours sous traitement et s'explique par un mécanisme d'échappement des cellules cancéreuses au médicament. Parmi les mécanismes de résistance acquise on distingue - 79 - Introduction des altérations de la cible thérapeutique ou des protéines associées à la cible (mutation, surexpression), le contournement de la voie de signalisation, la modification des propriétés histologiques de la tumeur et la surexpression de certaines pompes d'efflux à l'origine de l'élimination des drogues (Lovly and Shaw, 2014). Les MTAs n'échappent pas à ces mécanismes de résistance. La connaissance des processus mis en place par la cellule afin d'échapper aux traitements permet non seulement de mieux comprendre le fonctionnement des tumeurs et des traitements, mais également de trouver des alternatives thérapeutiques. III. 5. 1 Altération de la cible des MTAs En raison de la spécificité des MTAs pour la tubuline b, la majorité des études des mécanismes de résistance a porté sur les altérations de cette sous-unité protéique. Chez l'Homme, les MTs sont composés d'un mélange de différents isotypes de tubuline, codés par des gènes différents (voir la partie II. 1. 2 c, p33). Ces isotypes se distinguent les uns des autres principalement par des différences situées dans leur partie C-terminale. Dans de nombreux cancers, l'altération du niveau d'expression de certains isotypes, notamment ceux de la tubuline b est associée à l'apparition de résistances aux MTAs (Tableau 6) (Parker et al. , 2017). Des mutations de la tubuline b au niveau des sites de fixation des drogues pourraient être à l'origine de résistances. En effet, il a été montré in vitro que le remplacement d'un résidu thréonine par un résidu alanine à la position 364 de la tubuline bI, dans une lignée de cellules cancéreuses ovariennes provoquait une résistance au PTX (Pusztai, 2007). De nombreuses mutations de la tubuline b ont aussi été identifiées dans des cellules cancéreuses résistantes aux alcaloïdes de la Pervenche (Robert, 2015). Cependant, aucun de ces résultats n'a pu être validé en clinique. - 80 - Introduction Altération des isotypes de la tubuline Surexpression de la tubuline bI Diminution de l'expression de la tubuline bII Effets observés Type de Cancer Réponse faible aux Taxanes Cancer du sein Réponse faible aux Taxanes Aggravation du cancer Réponse faible aux MTAs Faible taux de survie Cancer du sein et des ovaires Cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC) Surexpression de la tubuline bIII Surexpression de la tubuline bIVa Surexpression de la tubuline bV Réponse faible au Platinium et aux Taxanes Peu de survie Cancer des ovaires Aggravation du cancer Réponse faible aux Taxanes Cancer du sein Réponse faible au Platinium et aux Taxanes Cancer de l'endomètre Réponse faible aux Taxanes Cancer de l'estomac Réponse faible aux Taxanes Cancer des ovaires Réponse favorable aux Taxanes NSCLC Tableau 6. Exemples d'altérations de l'expression des isotypes de tubuline b dans les cancers. Adaptée de Parker et al. , 2017. L'un des isotypes le plus étudié dans la résistance des cellules cancéreuses aux MTAs est la tubuline bIII. Des études ont été menées afin de comprendre en quoi une surexpression de cet isotype pouvait être à l'origine de la résistance. Une analyse approfondie du site de fixation du PTX sur la tubuline b a montré l'importance d'une région riche en leucine au niveau de la boucle H6-H7. En effet, la majorité des mutations de la leucine 215 entrane une modification de la dynamique des MTs, mais également une variation d'affinité pour le PTX (Wang et al. , 2006). Un alignement de séquence entre les isotypes de tubuline b au niveau de cette zone a permis de mettre en évidence la présence d'un résidu alanine à la position 218 sur la tubuline bIII, à la place d'un résidu thréonine sur les autres isotypes (T218A) (Fig. 46). - 81 - Introduction Figure 46. Alignement des séquences des régions riches en leucine de la tubuline humaine. L'étoile indique une modification de l'un des résidus (en rouge) (Yang and Horwitz, 2017). Des modèles moléculaires pour la liaison tubuline III/PTX et I/PTX ont été construits et des simulations de dynamique moléculaire ont été réalisées. Ces études permettent de mesurer précisément la taille du site de fixation du PTX dans différentes conditions : tubuline bI et bIII seules et après fixation du PTX (Fig. 47). Elles ont montré que le changement de résidus T218A sur la tubuline bIII provoquait une réduction de la taille du site taxane, ne permettant pas de fixer le PTX. La fréquence des conformations compatibles avec le PTX diminue donc significativement pour la tubuline III, par rapport à la tubuline I. Les résultats suggèrent que la présence du résidu alanine à la position 218 de la tubuline III empêche la fixation correcte du PTX sur son site de fixation (Yang and Horwitz, 2017). (A) (B) PTX Distance mesurée Distance dans le Distance dans la Distance dans la complexe tubuline-PTX tubuline I tubuline III 23-215 23-279 23-360 215-279 279-360 18, 39 23, 34 11, 34 9, 8 16, 06 Moyenne des distances (UA) 20, 1 26, 5 12, 4 11, 3 18, 5 18, 9 23, 1 12, 0 12, 8 14, 7 Figure 47. Modification de la taille du site taxane de la tubuline bIII. (A) Complexe tubuline bI (gris)-PTX-GDP (vert). Quatre atomes de carbone (boules rouges) sont utilisés pour mesurer la taille du site de fixation au PTX en fonction du type de résidu présent à la position 218. (B) Tableau des distances mesurées entre les différents points de repère (boules rouges) du site taxane dans différentes conditions. - 82 - Introduction La raison des modifications d'expression des isotypes de tubuline dans les cellules cancéreuses reste encore mal comprise. Cependant il a été remarqué, par exemple, que l'expression de la tubuline bIII peut être induite en conditions hypoxiques dans les cellules du cancer des ovaires. Il est donc possible que, dans les conditions tumorales o l'accès aux nutriments et à l'oxygène est limité, l'expression de la tubuline bIII soit favorisée (Kavallaris, 2010). III. 5. 2 Surexpression des pompes d'efflux membranaires La surexpression des pompes d'efflux membranaires de la famille des transporteurs ABC (ATP-Binding-Cassette) est un des mécanismes de résistance le plus observé à la suite de traitements répétés. Ces transporteurs ATP-dépendants sont constitués de deux domaines transmembranaires (TMD) formant un canal qui permet le passage des molécules et de deux domaines de fixation à l'ATP (NBD). Leur action consiste à rejeter activement les molécules en dehors des cellules, réduisant ainsi leur concentration intracellulaire et leur activité cytotoxique (Fig. 48). Parmi cette famille, la glycoprotéine P (P-gp) et les protéines MRP1, 2 (Multidrug-Resistance-associated protein 1, 2) constituent les principales pompes d'efflux impliquées dans la résistance aux MTAs. P-gp est responsable de la perte d'activité des alcaloïdes de la Pervenche dans les cellules cancéreuses. Quant aux protéines MRP1 et MRP2, elles sont impliquées respectivement dans la résistance aux alcaloïdes de la Pervenche et aux taxanes (Chen et al. , 2016 ; Dumontet and Jordan, 2010). MTAs Milieu extracellulaire Milieu intracellulaire Figure 48. Mécanisme d'action des transporteurs de la famille ABC. Adaptée de Chen et al. , 2016. III. 5. 3 Altérations de protéines associées aux microtubules Une altération de l'expression de certaines MAPs peut être associée à l'apparition de résistances des cellules cancéreuses aux MTAs. En effet, la surexpression de la protéine Tau - 83 - Introduction (présente dans les tissus neuronaux), est liée à une diminution de la sensibilité des cellules au PTX dans le cancer du sein métastatique (Tanaka et al. , 2009). Ce mécanisme de résistance reposerait sur le fait que la fixation de Tau limite l'accès du PTX sur la surface interne des MTs. À l'inverse, une diminution de l'expression du variant protéique MAP2c est à l'origine de la résistance à la vincristine dans les neuroblastomes. MAP2a et b sont à l'origine d'une stabilisation forte des MTs dans les cellules, contrairement à MAP2c dont l'effet est beaucoup plus faible. Une diminution de son expression déplace l'équilibre entre ces trois variants, vers une stabilisation accrue des MTs. Cet effet contrecarre l'action de la vincristine et entrane l'apparition de résistances (Don et al. , 2004). III. 5. 4 Autres mécanismes de résistance Le cytosquelette d'actine et les MTs coordonnent leurs fonctions dans un grand nombre de types cellulaires. De fait, des études pharmacologiques ont montré que l'altération d'un des cytosquelettes pouvait impacter l'organisation des autres. Par exemple, des cellules en culture traitées par des agents déstabilisants des MTs montrent rapidement une modification dans l'organisation de cytosquelette d'actine en particulier les fibres de stress (Danowski, 1988 ; Kanthou and Tozer, 2018). De plus, des analyses protéomiques ont mis en évidence la présence d'altérations de protéines apparentées au cytosquelette d'actine, dans des lignées leucémiques résistantes aux MTAs. La plupart de ces protéines interviennent dans la régulation de la dynamique des microfilaments d'actine (Verrills et al. , 2003). Ces résultats supposent l'implication du réseau d'actine dans la résistance des cellules aux MTAs (Kavallaris, 2010). III. 6 Combinaison de drogues L'association de plusieurs agents anti-cancéreux est souvent répandue en chimiothérapie. En effet, la combinaison de médicaments antiprolifératifs a débuté dans les années 1960, tout d'abord prescrite de façon empirique, puis utilisée plus intelligemment après vérification préalable de la sensibilité du patient, à l'aide de marqueurs prédictifs. Le but de ces associations est d'augmenter l'efficacité du traitement en maintenant la tolérance des médicaments à un niveau supportable pour le patient. Plusieurs situations dérivent de cette combinaison : une situation d'additivité o les effets individuels de chaque molécule s'ajoutent et une situation de synergie, o l'effet de l'association est supérieur à la somme des effets des drogues seules. La synergie entre deux composés est très recherchée puisqu'elle - 84 - Introduction permet soit de favoriser les effets thérapeutiques, soit de réduire les concentrations de drogues afin de limiter les effets secondaires. En principe, la combinaison concerne des médicaments ne partageant ni le même mécanisme d'action, ni les mêmes toxicités, et ne mettant pas en jeu les mêmes mécanismes de résistance. Cependant, l'association d'une anthracycline (intercalant de l'ADN) et d'un taxane est particulièrement active dans les cancers du sein, malgré une résistance commune liée à la glycoprotéine-P (Robert, 2015). Même si les poisons du fuseau ciblent le dimère de tubuline, il y a des exemples de tentatives de leur administration combinée, dans l'espoir d'améliorer l'efficacité thérapeutique et de réduire les effets secondaires liés au traitement. L'association du discodermolide et du PTX représente l'une des combinaisons les plus intéressantes. Le discodermolide, isolé à partir d'éponge marine, est un agent stabilisant les MTs qui se fixe sur le site taxane avec une forte affinité. Il est plus soluble que le PTX et ne présente pas de résistance liée à la glycoprotéine-P avec laquelle il a une faible affinité (Martello et al. , 2000). Des études menées sur des modèles de xénogreffe de cellules cancéreuses ovariennes chez la souris nude montrent une importante synergie entre le Taxol et le discodermolide. De manière intéressante, la combinaison de ces deux composés réduit significativement la taille des tumeurs sans apparition d'effets secondaires (Huang et al. , 2006). Contrairement au PTX, le discodermolide se fixe sur la tubuline b à proximité de la boucle H1-S2 da la partie N-terminale. Les effets stabilisants complémentaires du Taxol et du discodermolide pourraient expliquer une partie de la synergie observée entre ces deux médicaments (Yang and Horwitz, 2017). D'autres combinaisons de poisons du fuseau ont également montré une action synergique. C'est le cas des associations vinorelbine/PTX, vinorelbine/docétaxel, vinblastine/PTX ou encore docétaxel/CI-980 (analogue de la colchicine) (Jordan and Wilson, 2004). La plupart des situations synergiques ne sont pas comprises d'un point de vue mécanistique. Cependant, les résultats discutés ci-dessus sont prometteurs et de nombreuses associations sont en essais clinique (Martello et al. , 2000 ; Mart et al. , 2001 ; Robert, 2015). - 85 - - 86 - Objectifs - 87 - Objectifs Les microtubules (MTs) sont une cible validée en thérapie anticancéreuse. De nombreux agents ciblant les MTs sont utilisés en clinique pour traiter les cancers. Ils perturbent la dynamique des MTs et interfèrent à la fois avec le processus mitotique des cellules mais également avec les fonctions interphasiques. Le paclitaxel (Taxol) (PTX) est largement utilisé en thérapie anti-cancéreuse. Cependant malgré son efficacité, il est responsable d'effets secondaires importants et de nombreux patients sont ou deviennent résistants au traitement, limitant les doses employées. Afin de pallier ces problèmes, l'équipe de Laurence Lafanechère a cherché à identifier, par des approches de chemical biology , de nouvelles molécules capables de potentialiser l'effet anti-tumorale du PTX et/ou de diminuer l'apparition d'effets indésirables. Pour cela, l'équipe a réalisé un criblage de collections de molécules chimiques, sur le principe de la létalité synthétique, visant à sélectionner des composés capables, en association à des doses non toxiques de PTX, de tuer les cellules cancéreuses. Parmi les composés identifiés et validés, des composés de la classe des carbazoles ont été retenus, en particulier le composé carba1. Les principaux travaux développés au cours de ma thèse ont eu pour but de comprendre le mécanisme d'action de cette nouvelle molécule et de tester son intérêt thérapeutique. - 88 - Matériels et méthodes - 89 - Matériels et méthodes Cette partie regroupe et détaille les techniques que j'ai utilisé au cours de ma thèse. 1. Outils cellulaires et pharmacologiques, réactifs Culture cellulaire Les cellules HeLa, issues du cancer du col de l'utérus, proviennent de l'ATCC et ont été cultivées dans du milieu RPMI 10% Sérum de veau Fœtal (SVF) 1% pénicilline/streptomycine (P/S) à 37C et 5% CO2. Les cellules HeLa Kyoto expriment de manière stable les plasmides contenant la tubuline EGFP et la tubuline H2B mCherry et proviennent du CLS (Cell Lines Service). Elles ont été cultivées dans du milieu DMEM 10% SVF 1% P/S à 37C et 5% CO2. Les cellules 4T1rvluc2 ont été cultivées du milieu DMEM 10% SVF 1% P/S à 37C et 5% CO2 et nous ont été fournies par la plateforme Optimal. Elles expriment la luciférase de manière stable. Les cellules MEF LKB1 déficientes ou rescues sont issues de fibroblastes embryonnaires de souris développées par Bardeesy et al. , 2002. Elles ont été cultivées dans du milieu DMEM 10% SVF 1% P/S à 37C et 5% CO2. Composés pharmacologiques et réactifs Les réactifs et les composés pharmacologiques utilisés comprennent : diméthyl sulfoxyde (DMSO, sigma, D4540), paclitaxel (Sigma, T7402), nocodazole (Sigma, M1404), vinblastine (Sigma, V1377), Colchicine (Sigma, C9754), GSK923295 (Biosciences, A11435), UA62784 (Sigma, U3385), CK666 (Sigma, SM10006), [H3]-colchicine (Perkin-Elmer, NET189250UC, 82, 6Ci), le SVF (Dutscher, S1810), cremophor (ou Kolliphor, Sigma, C5135), GTP (Sigma, G8877), MgCl2 (Sigma, M1028), RPMI (Gibco, 61870-010), DMEM (Gibco, 31966-021), PIPES (Sigma, P6757), BSA (Sigma, A7906), EGTA (Sigma, E3889), EDTA (Sigma, E- 6758), KOH (Carlo Erba, 472057), Prestoblue (Invitrogen, A13262), Neutravidine (ThermoScientific, 31000), PLL-PEG (Jenken, PLL20K-G35-PEG2K), Glucose (Sigma, G8270), Méthyl cellulose (Sigma, M-0555), PEG-silane (Creative PEGWorks, PSB-2014), PEG-silane-biotine (LaysanBio, Biotin-PEG-SIL, MW1400), DTT (Sigma, D0632). Le composé carba1 a été synthétisé par l'équipe de chimistes du CERMN (Centre d'Etudes et de Recherche sur le Médicament de Normandie) (Laboratoire du Pr. Dallemagne, Université de Caen). Mm 297, 79g/mol. Pour les études in vitro, les molécules pharmacologiques ont été dissoutes dans du DMSO à une concentration finale de 10mM, à l'exception du PTX pour - 90 - Matériels et méthodes lequel la concentration finale est de 1mM. Ils ont ensuite été conservés à -20C avant d'être dilués aux concentrations indiquées. Carba1 peut poser des problèmes de solubilité, notamment au-dessus de 25M dans le milieu RPMI ou DMEM. Pour les études in vivo, carba1 et le PTX ont été dissouts dans 5% éthanol, 5% crémophore, 90% NaCl (0, 9%). 2. Expériences menées sur les cellules Test de viabilité cellulaire Le test Prestoblue est une méthode rapide pour évaluer la viabilité cellulaire. Le Prestoblue contient la résazurine, un indicateur coloré bleu qui est réduit en résorufine (indicateur coloré rose fortement fluorescent dans le rouge) de manière irréversible dans les cellules vivantes. Ce changement de couleur, proportionnel à la quantité de cellules vivantes peut être détecté grâce aux mesures de fluorescence ou d'absorbance. Ainsi, par simple mesure de la densité optique entre 590 et 615nm (longueur d'onde d'émission de la résorufine) au spectrophotomètre, il est possible de déterminer la quantité de cellules vivantes, actives métaboliquement. Les tests ont été réalisés dans des plaques 96 puits. Les cellules HeLa ont été ensemencées à une densité de 2500 cellules/puits, les cellules 4T1rvluc2 à 800 cellules/puits et les MEF LKB1 déficientes ou rescues à 2000 cellules/puits. Ces différentes densités ont préalablement été déterminées en fonction du temps de doublement des lignées cellulaires. Le volume final par puits est de 80l. 24 heures après l'ensemencement, 20l de drogues ou de DMSO dilués dans du milieu ont été ajoutés dans chacun des puits. Au bout de 72 heures de traitement, 10l de Prestoblue ont été ajoutés au milieu et les plaques remises à 37C pendant 45 minutes avant la lecture des plaques. Immunofluorescence et anticorps Les cellules HeLa ont été ensemencées dans des plaques 24 puits à une densité de 20000 cellules/puits, sur des lamelles de verre durant 2 jours, puis traitées ou non avec des drogues pendant 5 heures. Le milieu a ensuite été retiré, les cellules lavées au PBS1x tiède avant d'être fixées au méthanol froid 6 minutes à -20C et lavées de nouveau au PBS1x. Puis, les cellules ont été mises en contact avec du PBS1x/BSA3% (étape de saturation) durant 30 minutes. Enfin, les cellules ont été exposées aux différents anticorps, dilués dans du PBS1x/BSA3%, durant 45 minutes et les lavages entre les marquages ont été réalisés avec du PBS1x/Tween0, 1%. Le milieu de montage utilisé est le Mowiol/Dapi. - 91 - Matériels et méthodes Les anticorps primaires utilisés sont dirigés contre : - La tubuline a (clone a3a1) : produit par Laurence Lafanechère ; monoclonal de souris ; 1/4000. - La kinésine CENP-E : Abcam, 5093 ; monoclonal de souris ; 1/300. - Le centromère CREST : ImmunoVision, HCT-0100 ; humain ; 1/1500. Les anticorps secondaires utilisés sont : polyclonal anti-humain conjugué à FITC (Sigma, F- 4637, 1/1000), polyclonal anti-souris conjugué à l'A488 (Jackson immunoresearch, 115-545- 166, 1/1000) et polyclonal anti-souris conjugué à la Cy3 (Jackson immunoresearch, 115-165- 166). Vidéomicroscopie Les cellules HeLa Kyoto tubuline-a-EGFP/H2B-mCherry ont été ensemencées à une densité de 70000 cellules/puits dans un support ibidi (ibidi, 80297), la veille de l'étude. Le milieu a ensuite été retiré et les drogues ajoutées un peu avant le début de l'acquisition. La vidéomicroscopie a été réalisée sur un microscope confocal Spinning Disk Andromeda, TILL- FEI (caméra EMCCD iXon 897 et objectif Plan-Apochromat 20x/0, 75, WD 610) couplé à un système de vidéomicroscopie. Une enceinte entourant le microscope permet de contrôler les paramètres environnementaux nécessaires à la vie des cellules pendant le temps de l'étude (37C et 5% de CO2). Les images ont été prises par intervalles de 2, 5 minutes sur des temps d'acquisition de 12 et 20 heures. La quantification de la durée des différentes phases de la mitose a en effet nécessité de courts intervalles entre les prises de vue, les transitions entre les phases étant très rapides. Cependant, la prise répétée d'images à intervalles très courts favorise l'induction d'un photoblanchiment et une phototoxicité cellulaire. La puissance des lasers a donc été réglée au minimum (laser 488 nm : 12% ; laser 561 nm : 12%) pour limiter ces phénomènes. De plus, afin de pouvoir observer à la fois le comportement des cellules en interphase et en mitose (o les cellules sont souvent arrondies), plusieurs plans ont été pris pour un même temps (Z 7). L'acquisition des images a été effectuée avec le logiciel LA, FEI et l'analyse avec le logiciel Fiji. Analyse du cycle cellulaire et mesure de l'apoptose en cytométrie en flux Étude du cycle cellulaire : Les cellules ont été décollées à l'aide de la trypsine, lavées au PBS1x puis comptées. 600000 cellules ont été resuspendues dans 300l de PBS1x auxquels ont été ajoutés goute à goute 700l d'éthanol froid sous vortex, puis incubées à 4C sur la nuit - 92 - Matériels et méthodes (étape de fixation). Les échantillons ont ensuite été centrifugés à 1400rpm 5 minutes à 4C et les culots lavés dans du PBS1x avant ajout de 496, 5l de PBS1x, de 2, 5l de Iodure de Propidium (0, 05mg/ml) et 1l de RNase (0, 2mg/ml). À la suite d'une incubation de 30 minutes à 37C, les échantillons ont été analysés grâce au cytomètre Accuri-C6 (BD- Biosciences) et au logiciel FCS express. Mesure de l'apoptose : Elle a été réalisée grâce au kit BD Pharmingen FITC AnnexinV Apoptosis detection (BD Biosciences, 556547). Dans une cellule non-apoptotique les phosphatidylsérines membranaires ne sont situées que sur la face interne de la membrane. Dès qu'une cellule entre en apoptose, elles sont délocalisées et exprimées des deux côtés de la membrane. L'annexine ayant une forte affinité pour ces phosphatidylsérines va marquer les cellules apoptotiques. Il faut noter que les cellules mortes seront également marquées par l'annexine. Toutefois, il est possible de discriminer par double marquage les cellules apoptotiques des cellules mortes (nécrotiques) en rajoutant de l'Iodure de Propidium lors du marquage qui ne pénètrera que dans les cellules mortes. Les cellules apoptotiques mais pas mortes seront Annexine IP- et les cellules mortes Annexine IP . Les échantillons ont été analysés grâce au cytomètre Accuri-C6 (BD-Biosciences) et au logiciel FCS express. Calcul de l'index de combinaison (CI) L'interaction spécifique entre carba1 à 12M et PTX à 1nM dans les cellules HeLa a été évaluée par le calcul de l'indice de combinaison (CI) (Chou, 2010 ; Feng et al. , 2014). La valeur de CI a été calculée à partir des résultats des tests de viabilité cellulaire, avec la formule suivante : CI (D1/Df1) (D2/Df2), o D1 est la concentration de molécule 1 requise pour réduire la viabilité cellulaire de 70% en association avec la molécule 2 (effets carba1(12M)/PTX(1nM) et o Df1 est la concentration de molécule 1 requise pour produire le même effet. De même, D2 est la concentration de molécule 2 requise pour réduire la viabilité cellulaire de 70% en association avec la molécule 1 (effets carba1(12M)/PTX(1nM) et Df2 est la concentration de molécule 2 requise pour produire le même effet. CI indique un effet synergique, CI 1, un effet additif et 1, un effet antagoniste. Mesure de l'instabilité dynamique des microtubules dans les cellules Les expériences de plus end tracking ont été réalisées par Anne Martinez, suivant la procédure décrite par Prudent et al. , 2012. - 93 - Matériels et méthodes 3. Criblage génétique chez Saccaromyces cerevisiae Nous avons utilisé une souche de levure mutée sur 7 pompes d'efflux et transformée avec un fragment d'ADN contenant le gène de tubuline b (TUB2) mutée sur 5 acides aminés permettant ainsi la liaison au PTX, décrite par Foland et al. , 2005. Les milieux utilisés sont les suivants : SCC (milieu synthétique complet contenant les 20 acides aminés nécessaires à la croissance des levures), SC-U (milieu synthétique sans uracile), YPD (milieu constitué de levure, de peptone et de glucose D). Criblage : Nous avons utilisé une banque génomique de levure constituée de fragments d'ADN génomique de 4 à 5 kb clonés dans un vecteur multicopie. La procédure a été tirée et adaptée de Gietz and Schiestl, 2008. Les levures ont été mises en culture dans un milieu liquide complet, YPD, à 30C 200rpm sur la nuit. Puis, la culture a été diluée dans du milieu YPD2x à une densité optique (DO) de 0, 5 correspondant à 5x106 cellules/ml et remise à 30C 200rpm durant environ 4 heures, jusqu'à obtenir une DO de 2 (2x107 cellules/ml, phase exponentielle de croissance). La culture a ensuite été centrifugée à 3000g durant 5 minutes et le culot lavé 2 fois dans 25ml d'eau avant d'être resuspendu dans 1ml. Puis 100l de cette culture ont été distribués dans des tubes et centrifugés. Chaque culot a ensuite été resuspendu dans un mélange dont la composition est la suivante : 240l de PEG (50%), 36l de LiAc (1M), 10l d'ADN de sperme de saumon (10mg/ml), 1l de plasmide (500ng/l), 73l d'eau et incubé à 42C durant 20 minutes. Les levures ont ensuite été centrifugées et resuspendues dans 500l d'eau avant d'être étalées sur botes SC-U contenant 25M de carba1 et 25M de PTX, puis placées à 30C. La transformation des souches par un plasmide leur confère une autotrophie à l'uracile permettant une sélection. Ainsi, seules les souches transformées seront capables de pousser sur un milieu SC-U. Les colonies ont été repiquées sur des boites SC-U et conservées à 40C. Extraction des plasmides de levures : Les colonies obtenues lors du criblage ont été mises en culture dans un milieu SC-U liquide à 30C 200rpm sur la nuit. L'extraction de plasmides a été réalisée à partir du kit EZ-10 Spin Column Plasmid DNA Mini Preps Kit (BioBasic, BS624) en suivant la procédure décrite pour la purification d'ADN plasmidique à faible copie. Transformation de bactéries : Afin d'amplifier les plasmides extraits des levures, nous avons utilisé les bactéries compétentes Stellar (ClonTech, ST0213). 2l de plasmides ont été ajoutés à 30l de bactéries et placés 20 minutes sur glace avant d'être transférés 1 minute à 42C - 94 - Matériels et méthodes (choc thermique). Les bactéries ont ensuite été ajoutées à 250l de milieu de régénération et placées à 37C durant 1 heure puis étalées sur boite LB/carbénicilline. L'extraction des plasmides de bactéries a été réalisée en suivant la même procédure que pour l'extraction des plasmides de levures. Enfin, les plasmides ont été analysés par Eurofins Genomics. 4. Expériences menées sur modèles animaux Test sur modèle murin L'ensemble des expériences animales a été réalisé selon un protocole soumis et accepté par le comité d'éthique en expérimentation animale de Grenoble et par le ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche. Le suivi de la croissance tumorale et de l'évolution métastatique a été réalisé à partir d'un modèle d'allogreffes orthotopiques 4T1rvluc2 (cellules de cancer mammaire agressif de souris). Des souris nude NMRI (femelles de 6 semaines) ont reçu une injection de 20000 cellules 4T1rvluc2, modifiées pour exprimer de manière stable le gène de la luciférase, en phase exponentielle de croissance dans le coussinet adipeux de la mamelle. Compte tenu de la vitesse de croissance de ces cellules, les traitements ont commencé le jour de l'injection. Lors du premier essai, les souris ont été réparties en 4 groupes de 10 et le traitement a été administré quotidiennement (sauf le weekend), de manière intrapéritonéale. Le premier groupe a reçu le véhicule (5% éthanol, 5% crémophore, 90% NaCl (0, 9%), le deuxième groupe le composé carba1 à 20mg/kg, le troisième groupe le paclitaxel à 0, 75mg/kg et le dernier groupe, la combinaison carba1(20mg/kg)/paclitaxel (0, 75mg/kg). La croissance tumorale et l'évolution métastatique dans les poumons ont été suivies par mesure de la bioluminescence, à l'aide d'une caméra EMCCD, à raison de 1 fois par semaine, après injection de luciférine comme décrit plus précisément ci-après. La taille des tumeurs primaires a également été mesurée au pied à coulisse 3 fois par semaine. Lors du deuxième essai, les souris ont été réparties en 5 groupes de 8 et le traitement a été administré quotidiennement (weekend inclus), de manière intrapéritonéale. Le premier groupe a reçu le véhicule (5% éthanol, 5% crémophore, 90% NaCl (0, 9%), le deuxième groupe le composé carba1 à 30mg/kg, le troisième groupe le paclitaxel à 2mg/kg, le quatrième groupe le paclitaxel à 8mg/kg et le dernier groupe, la combinaison carba1(30mg/kg)/paclitaxel (2mg/kg). Contrairement au premier essai, une seule analyse en bioluminescence a été réalisée en fin d'étude. La taille des tumeurs primaires a également été mesurée au pied à coulisse 3 fois par semaine. - 95 - Matériels et méthodes Imagerie de Bioluminescence La croissance de la tumeur primaire et la dispersion métastatique ont été suivies in vivo par imagerie de bioluminescence. 5 minutes avant l'imagerie, la souris a reçu une injection intrapéritonéale de 300l de D-luciferine (Promega, France) à 10mg/ml. Sous anesthésie gazeuse (4% isoflurane pour l'induction puis 1. 5%) la souris a été placée dans le système optique (IVIS Kinetic, Perkinelmer) afin de détecter et mesurer la quantité de cellules tumorales exprimant la luciférase. Les données semi-quantitatives ont été obtenues à partir des images de bioluminescence en définissant des régions d'intérêt sur la tumeur primaire ou sur le corps entier, à l'aide du logiciel Living Image software (Perkinelmer). Les résultats ont été exprimés en unité arbitraire ou en photons par seconde (ph/s). Test sur des embryons de poulet Un essai de croissance tumorale et de métastases sur des embryons de poulet (InOvotion, Grenoble, France) a été réalisé comme décrit précédemment (Hasasna et al. , 2016 ; Prudent et al. , 2012). Selon la législation française, aucune approbation éthique n'est nécessaire pour les expérimentations scientifiques utilisant des embryons ovipares (décret n2013118, 1e Février 2013, Art. R-214-88). Des œufs de Leghorn blancs fécondés (Hendrix Genetics) ont été incubés à 38C avec une humidité relative de 60% pendant 9 jours. Puis, une fenêtre de 1cm2 a été découpée dans la coquille d'œuf au-dessus de la membrane chorio-allantoïdienne (CAM). Les cellules déficientes pour le gène LKB1 ont été récoltées par trypsinisation, lavées avec un milieu complet et mises en suspension dans un milieu sans sérum. Puis une suspension de 50l de cellules (1x106) a été ajoutée directement sur la CAM de chaque œuf. Les œufs ont ensuite été répartis au hasard dans 2 groupes de 18 et au jour 10, lorsque les tumeurs ont commencé à être détectables, les œufs ont été traités tous les deux jours pendant 10 jours en laissant tomber doucement 100l de 50M de carba1 ou 0, 5% de DMSO dans du PBS (véhicule) sur la tumeur. Les fenêtres ont été scellées avec du ruban adhésif en cellophane et les œufs ont été remis dans l'incubateur. En fin d'étude, la partie supérieure de la CAM a été retirée, transférée dans du PBS et les tumeurs ont été soigneusement découpées du tissu, puis pesées. En parallèle, une partie de 1cm2 de la CAM inférieure a été recueillie afin d'évaluer le nombre de nodules. Enfin, la toxicité du traitement a été évaluée en notant le nombre d'embryons morts et en recherchant des anomalies morphologiques ou fonctionnelles chez les embryons survivants. - 96 - Matériels et méthodes 5. Expériences menées à partir de tubuline, in vitro Le matériel utilisé au cours des différentes études est le suivant : tampon CB (50mM K-Pipes, 1mM MgCl2, 1mM EGTA, pH 6. 8 avec KOH), tampon AB (0, 1M Pipes, 0, 5mM MgCl2, 2mM EGTA, 0, 1mM EDTA pH 6. 8 avec KOH), tampon BRB80 (80mM K-Pipes, 1mM EGTA, 1mM MgCl2, pH 6. 74 avec KOH). Extraction et purification de la tubuline La purification de la tubuline se divise en deux étapes : la première consiste à extraire de la tubuline des cerveaux de bœuf ou de porc et la seconde, à purifier cette tubuline afin d'en retirer toutes les protéines associées. La procédure a été tiré de Ramirez-Rios et al. , 2017. Extraction de la tubuline et de ses protéines associées : en chambre froide, les cerveaux bovins frais ont été nettoyés : retrait des éventuels morceaux d'os, des méninges et du cervelet. Puis ils sont pesés et mixés avec un tampon AB froid (1ml de tampon AB par gramme de cerveau) auquel est ajouté de l'ATP à 0, 1M (10l/g de cerveau) et du b- mercaptoéthanol à 14, 3M (1l/g de cerveau). 4 cycles de 20 secondes sont réalisés pour l'homogénéisation : le premier cycle à basse vitesse, le deuxième cycle à vitesse modérée et les troisième et quatrième cycle à grande vitesse. Le mélange est ensuite centrifugé à 22680g pendant 20 minutes dans un rotor Beckman JLA16. 250 à 4C afin d'éliminer les gros débris. Puis, le surnageant est centrifugé de nouveau à 100000g pendant 90 minutes à 4C. - Première réaction de polymérisation/dépolymérisation : la tubuline présente dans le surnageant est polymérisée en MTs en ajoutant un demi-volume de glycérol anhydre préchauffé, 0, 5mM GTP, 1, 5mM ATP, 3mM MgCl2. Le mélange est placé dans un bain- marie à 37C pendant 60 minutes. La solution est ensuite centrifugée (100000g, 75 minutes, 35C) dans un rotor préchauffé à 35C (centrifugeuse Beckman, rotor Ti-45). Puis, les surnageants sont retirés et les culots solubilisés dans du tampon AB froid (4ml maximum). Les MTs sont dissociées au froid à l'aide d'un potter. La concentration en tubuline est déterminée à 280nm et est ajustée à 250mM avec un tampon AB froid. La solution est maintenue sur de la glace pendant 30 minutes pour compléter le processus de dépolymérisation, puis centrifugée à 140000g, 30 minutes à 4C. - Deuxième réaction de polymérisation/dépolymérisation : le surnageant est complété par un demi-volume de glycérol préchauffé, du GTP 1mM, de l'ATP 0, 5mM et du MgCl2 4mM. Le mélange est ensuite chauffé à 37C pendant 60 minutes, puis centrifugé à 100000g, 75 minutes à 35C. Les culots sont solubilisés avec un tampon AB froid (environ 20ml) comme - 97 - Matériels et méthodes décrit précédemment. Après 30 minutes sur de la glace, la solution est centrifugée à 4C, 140000g, 30 minutes. Dosage de la concentration en tubuline à 280nm. Purification de la tubuline : une colonne de Fractogel est équilibrée la veille de l'expérience avec du tampon CB et du tampon CB 0, 1mM de GTP (1ml/min). Un échantillon de tubuline préparé durant l'extraction est rapidement décongelé au bain-marie à 32C puis conservé sur de la glace. La solution de protéines est diluée à 10-12mg/ml avec un tampon CB/GTP 0, 1mM. Le volume total (environ 30ml) est injecté lentement (0, 5ml/min) dans la colonne. L'élution de la tubuline se fait avec 250ml de tampon CB/GTP à 2ml/min. Les fractions avec une absorbance à 280nm supérieure à 0, 9 ont été réunies. - Réaction de polymérisation/dépolymérisation : la solution de tubuline est ensuite soumise à un cycle de polymérisation dans du BRB80, MgCl2 5mM, GTP 1mM, 33% de glycérol (Vfinal/2), 60 minutes à 35C. La solution est ensuite doucement versée sur un coussin constitué de 60% de glycérol dans du tampon BRB80 à 35C, puis centrifugée à 35000rpm, à 35C durant 90 minutes (rotor Beckman Ti-45). Les culots sont rapidement lavés avec 200- 300l de tampon BRB80 chaud. Puis 100-200l de tampon BRB80 froid sont ajoutés afin de resuspendre les culots. Les MTs sont dissociées à l'aide d'un potter et maintenus sur glace pendant 30 minutes. Dosage de la concentration de tubuline à 280nm. La concentration doit être d'environ 40mg/ml. Ensuite, une dernière centrifugation de 15 minutes, 4C, 70000rpm (rotor Beckman TLA-100. 3) est réalisée. Le surnageant est récupéré et la concentration finale en tubuline est estimée à 280nm. Polymérisation de la tubuline in vitro Les essais de polymérisation de la tubuline sont réalisés à 37C, dans des cuves de quartz, à partir du mélange suivant : 7M de tubuline pure (430M), 1l de GTP (100mM), 5l de MgCl2 (100mM), 20l de molécule (DMSO 0, 2%) et 67l de BRB80. Il est important de bien conserver ce mélange au froid avant de démarrer l'étude. La turbidité est mesurée toutes les 10 secondes à 350nm, grâce à un spectrophotomètre (ThermoScientific, Evolution 201) couplé à un système de chauffage permettant de maintenir la température à 37C. Test de compétition avec la [H3]-colchicine À4C, la tubuline à une concentration finale (Cf) de 3M dans 196l de BRB80, est ajoutée à 2l de molécule à tester à 10mM (Cf 100M) et 2l [H3]-colchicine à 5M (Cf 50nM). Après 30 minutes d'incubation à 30C, les mélanges sont déposés sur 50l de résine DEAE Sephadex A25 (préalablement équilibrée dans du BRB80). L'ensemble des étapes suivantes - 98 - Matériels et méthodes sont réalisées à 4C. Afin d'assurer la liaison de la tubuline aux billes de Sephadex, les échantillons sont incubés pendant 10 minutes sous agitation continue. Après centrifugation (2400g, 4 minutes), les surnageants sont écartés et les culots contenant les complexes molécule-tubuline liés sont lavés à 4 reprises avec du BRB80. Les billes sont ensuite incubées pendant 10 minutes avec 500l d'éthanol afin de déshydrater les billes qui tombent au fond des tubes et de libérer les complexes molécule-tubuline. 400l de surnageants sont enfin transférés dans 5ml de liquide scintillant (Ultima Gold, Perkin-Elmer) afin de détecter la présence de la radioactivité, à l'aide d'un compteur à scintillation liquide. Mesure de l'instabilité dynamique des microtubules in vitro Les lames et les lamelles de verre utilisées pour les expériences de TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) sont nettoyées par une succession de traitements chimiques décrits dans le papier méthode Ramirez-Rios et al. , 2017. Elles sont ensuite activées par KOH 1M durant 15 minutes, puis soumises à un processus de sonication par cycles répétés (4 minutes suivie d'une pause de 1 minute, répétée 5 fois) à température ambiante avant d'être lavées dans de l'eau filtrée déionisée et séchées. Les lames et les lamelles sont incubées toute la nuit sous agitation, à l'obscurité dans des solutions de PEG-silane et PEG-silane-biotine, respectivement. Enfin chaque lames et lamelles est lavée dans de l'éthanol à 96%, puis dans de l'eau filtrée déionisée avant d'être séchée et conservée à 4C. Les chambres sont construites en plaçant une lamelle sur le dessus d'une lame à l'aide de deux morceaux de ruban adhésif double-face prédécoupé. Dans cette étude, le volume des chambres est d'environ 15l. Le jour de l'étude, les chambres sont perfusées avec 30l de Neutravidine (25g/ml dans du BRB80/BSA1%) durant 2 minutes à température ambiante puis saturées 30 secondes à l'aide de 50l de PLL-PEG (0, 1mg/ml). Les chambres sont ensuite lavées 3 fois avec 100l de BRB80/BSA1%. Puis, 30l d'amorces de tubuline ATTO-565 stabilisées par GMPCPP (dilué au 400e dans du BRB80 chaud) sont perfusées durant 5 minutes avant 3 lavages de 100l au BRB80/BSA1%. Enfin 30l du mélange dont la composition est présentée ci-dessous sont introduits dans la chambre avant sa fermeture à l'aide d'une pâte et analyse au microscope. Les images sont prises à l'aide d'un microscope Eclipse Ti inversé (Nikon) avec un objectif à immersion dans l'huile, Apochromatique x60/1, 49 (Nikon), équipé d'un système TIRF iLas2 (Roper Scientific). Une enceinte placée autour du microscope ainsi qu'une platine chauffante ont été installées afin de stabiliser la température à 37C. - 99 - Matériels et méthodes Solutions et concentrations initiales Volume (l) Concentrations finales H2O BRB5x BSA 1% KCl 500mM Déoximix (Catalase glucose oxydase) Glucose 1/10 DTT 200mM Méthyl cellulose 1% GTP 20mM Tubuline Molécules 9, 6 4 3 3 0, 7 0, 7 0, 6 3 1, 5 0, 4 3 1x 0, 1% 50mM Catalase 82g/ml Glucose oxydase 580g/ml 1mg/ml 4mM 0, 1% 1mM 12g/ml (20% de tubuline rouge ATTO-565) Tableau 7. Composition du mélange pour les études de TIRF. 6. Analyses statistiques Les analyses statistiques sont réalisées en utilisant le test de Student excepté pour les expériences en TIRF (Mann-whitney), de plus-end-tracking (Tukey) et sur modèles animaux (Tukey et Kruskal-Wallis). Les résultats ayant une valeur de probabilité inférieure à 0, 05 sont considérés comme statistiquement significatifs. - 100 - Résultats - 101 - Résultats La létalité synthétique est un phénomène résultant d'une interaction génétique o la combinaison de mutations entre deux ou plusieurs gènes conduit à la mort cellulaire, alors que chacune de ces mutations n'a, individuellement, pas d'effet sur la viabilité cellulaire. Ce concept a ultérieurement été appliqué au criblage de composés chimiques. Dans ce cas, le criblage est réalisé sur deux lignées : une lignée contrôle et une lignée présentant une altération moléculaire (expression d'un oncogène, inactivation d'un gène suppresseur de tumeur, etc. ). Les composés retenus sont ceux capables d'affecter spécifiquement la viabilité des cellules de la lignée présentant l'altération moléculaire (Lord and Ashworth, 2010). Dans l'optique d'identifier des composés qui, à des concentrations non toxiques, étaient capables de potentialiser l'action du PTX dans les cellules cancéreuses, nous avons choisi de réaliser un criblage se rapprochant conceptuellement de la létalité synthétique, mais en remplaçant les perturbations génétiques par des perturbations chimiques. Ainsi, une lignée contrôle et une même lignée, mais exposée au PTX, ont été mises en présence d'une collection de molécules chimiques. 1. Identification du composé carba1 1. 1 Choix de la banque de molécules à cribler Afin de maximiser les chances de découvrir de nouvelles molécules à effet thérapeutique, nous avons établi une collaboration avec l'équipe de chimistes du CERMN (Centre d'Etudes et de Recherche sur le Médicament de Normandie, dirigé par P. Dallemagne) qui nous a donné accès à une collection de 8000 composés qu'ils avaient eux-mêmes rassemblés. Cette chimiothèque comprend de nombreux hétérocycles, correspondant à la classe chimique de la majorité des inhibiteurs de kinases. Par ailleurs, il s'agit d'une chimiothèque d'origine académique, donc moins explorée que les chimiothèques commerciales, ce qui augmentait les chances de découvrir des composés originaux. Enfin, l'équipe du CERMN présente l'expérience indispensable à l'optimisation pharmacologique des touches d'intérêt si celle-ci s'avère nécessaire. - 102 - Résultats 1. 2 Criblage chimique en létalité synthétique Le criblage a été réalisé sur les cellules cancéreuses HeLa (cellules du cancer du col de l'utérus). Dans un premier temps, ces cellules ont été traitées avec des concentrations croissantes de PTX afin de déterminer celle ne causant ni toxicité sur les cellules et ni modification détectable de la dynamique des MTs (Fig. 49). Nous avons décidé d'utiliser le PTX à 1nM. 140 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 0, 0 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 6, 0 7, 0 8, 0 9, 0 10, 0 11, 0 Concentration de PTX (nM) Figure 49. Effets du paclitaxel sur la viabilité des cellules HeLa. Mesure de la viabilité (par test MTT) de cellules HeLa, à la suite d'une exposition de 48 heures à des concentrations croissantes de PTX. Barres SEM, n 3. Les cellules HeLa ont ensuite été traitées pendant 48 heures soit avec une dose non toxique de PTX (1nM), soit avec seulement les molécules de la banque à 5 et 25M, soit avec une combinaison PTX/molécule (1nM/ 5 et 25M). À la suite d'un test de viabilité (MTT), nous avons sélectionné les composés uniquement capables de diminuer la viabilité cellulaire en présence de PTX (Fig. 50). Paclitaxel (1nM) Molécule de la banque Paclitaxel (1nM) Molécule de la banque Traitement des cellules cancéreuses HeLa pendant 48h Test de viabilité Figure 50. Principe du criblage pour l'identification de composés potentialisateurs de l'effet du paclitaxel. - 103 - Résultats Nous avons ainsi identifié des molécules de la classe des carbazoles. Ces composés sont constitués d'hétérocycles aromatiques et obtenus à partir de sources naturelles ou par des voies de synthèse. Les dérivés de carbazole ont été largement étudiés au cours des dernières décennies pour leurs nombreuses propriétés biologiques : activités antibactériennes, anti- inflammatoires, antihistaminiques, anti-tumorales et plus récemment, anti-oxydantes et neuro- protectrices (Saturnino et al. , 2014). La figure 51 présente les composés dérivés des carbazoles issus du criblage et sélectionnés pour une caractérisation plus poussée. Composés R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 T4 T21 T22 T23 T25 T26 T27 T28 T29 T30 T31 T32 T33 Cl Br Br OH F EtOCOO EtOCOO Cl F Br H H H H H H H H H H H H H H Cl H H H H H H H H H H H Et H H H H H H H H H H H H H H Cl H H H H CH3 CH3 H H CH3 CH3 CH3 CH3 H H CH3 CH3 H H H H H H H H H H H H H H H H H H CHO CHO H H H Figure 51. Dérivés de carbazole issus du criblage. 1. 3 Sélection du carbazole le plus efficace R7 R6 N CH 3 R4 R5 CH 3 N H R3 R1 Cl R2 Lors du criblage, les molécules de la banque ont été utilisées à deux concentrations différentes. Il est probable que ces concentrations ne soient pas représentatives de l'effet de certains des composés. Afin de sélectionner au mieux le carbazole le plus efficace dans la potentialisation du PTX, nous avons procédé à une analyse plus approfondie de la cytotoxicité de chacun des composés, appliqués seuls ou en combinaison avec le PTX, à des doses variables. 1. 3. 1 Effets des dérivés de carbazole sur la viabilité des cellules HeLa Dans le but de déterminer les concentrations actives des dérivés de carbazoles sur les cellules, nous avons traité des cellules HeLa avec des concentrations croissantes de chacune des molécules pendant 72 heures et procédé à un test de viabilité (Fig. 52). Les résultats - 104 - Résultats montrent que les dérivés de carbazole n'ont pas tous la même efficacité sur les cellules HeLa. En effet, seules les molécules T4, T21, T29, T30 et T32 sont capables d'induire une diminution de la viabilité cellulaire d'au moins 70%. Les concentrations nécessaires pour inhiber la croissance des cellules de 50% (IC50) ont été mesurées pour chacun de ces 5 composés. T30, avec une IC50 de 1, 06M est le plus toxique. Les IC50 des quatre autres composés sont entre 14 et 20M. Nous n'avons pas testé des doses supérieures à 25M car au-delà de cette concentration la plupart des composés précipitent dans le milieu. ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 ) % ( é t i l i b a i V ) % ( é t i l i b a i V ) % ( é t i l i b a i V ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 120 100 80 60 40 20 0 120 100 80 60 40 20 0 120 100 80 60 40 20 0 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 IC50 : 16, 2 1, 3 M IC50 : 19, 4 1, 2 M 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T4 (M) Concentration de T21 (M) ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T22 (M) Concentration de T23 (M) ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T25 (M) Concentration de T26 (M) 120 100 80 60 40 20 0 ) % ( é t i l i b a i V 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T27 (M) Concentration de T28 (M) ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 IC50 : 1, 06 0, 04 M IC50 : 14, 2 1, 8 M 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T29 (M) Concentration de T30 (M) - 105 - Résultats 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 IC50 : 14, 8 1, 6 M 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T31 (M) Concentration de T32 (M) ) % ( é t i l i b a i V ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 Concentration de T33 (M) Figure 52. Effets des dérivés de carbazole sur la viabilité des cellules HeLa. Les cellules HeLa ont été traitées pendant 72 heures avec des concentrations croissantes de chacun des dérivés de carbazole issus du criblage. La viabilité des cellules est déterminée par un test au prestoblue. Les concentrations nécessaires pour inhiber la croissance des cellules de 50% (IC50) ont été mesurées lorsque c'était possible. Barres SEM, n 3. 1. 3. 2 Effets de la combinaison carbazole/paclitaxel sur la viabilité des cellules HeLa Les tests précédents ont permis de déterminer les concentrations à tester en combinaison avec le PTX. Nous voulions en effet sélectionner un composé capable de potentialiser le PTX sans provoquer, à lui seul, une trop forte diminution de la viabilité cellulaire. Pour chaque molécule nous avons donc sélectionné trois concentrations provoquant, au maximum, une réduction de la viabilité cellulaire de 10%. L'effet de ces concentrations en combinaison avec des concentrations croissantes de PTX sur la viabilité des cellules HeLa a ensuite été testé (Fig. 53). - 106 - ) % ( é t i l i b a i V ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 120 100 80 60 40 20 0 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 PTX seul PTX T4 (3M) PTX T4 (6M) PTX T4 (12M) ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 Résultats PTX seul PTX T21 (1, 5M) PTX T21 (3M) PTX T21 (6M) 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) Concentration de PTX (nM) PTX seul PTX T22 (3M) PTX T22 (6M) PTX T22 (12M) 120 100 80 60 40 20 0 ) % ( é t i l i b a i V PTX seul PTX T23 (3M) PTX T23 (6M) PTX T23 (12M) 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) Concentration de PTX (nM) PTX seul PTX T25 (3M) PTX T25 (6M) PTX T25 (12M) 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) PTX seul PTX T27 (1, 5M) PTX T27 (3M) PTX T27 (6M) ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 PTX seul PTX T26 (3M) PTX T26 (6M) PTX T26 (12M) 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) PTX seul PTX T28 (3M) PTX T28 (6M) PTX T28 (12M) 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) Concentration de PTX (nM) PTX seul PTX T29 (0, 8M) PTX T29 (1, 5M) PTX T29 (3M) 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 PTX seul PTX T30 (0, 1M) PTX T30 (0, 2M) PTX T30 (0, 4M) 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) Concentration de PTX (nM) - 107 - 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 PTX seul PTX T31 (3M) PTX T31 (6M) PTX T31 (12M) ) % ( é t i l i b a i V 120 100 80 60 40 20 0 Résultats PTX seul PTX T32 (0, 8M) PTX T32 (1, 5M) PTX T32 (3M) 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) Concentration de PTX (nM) PTX seul PTX T33 (1, 5M) PTX T33 (3M) PTX T33 (6M) 0 1 2 3 4 5 Concentration de PTX (nM) Figure 53. Analyse de la sensibilisation des cellules au paclitaxel par les dérivés de carbazole sélectionnés à l'issue du criblage. Les cellules HeLa ont été traitées pendant 72 heures avec différentes combinaisons de PTX et de dérivés de carbazole. La viabilité des cellules est déterminée par un test au prestoblue. Barres SEM, n 3. Bien que les structures chimiques des dérivés de carbazole soient très similaires, ils ne sont pas tous capables de potentialiser les effets du PTX sur la viabilité des cellules HeLa. En effet, seuls les composés T4, T21, T30 et T32 induisent une diminution de l'IC50 du PTX de manière dose dépendante. La figure 54 représente sous forme d'histogramme les IC50 du PTX seul ou celles mesurées lorsque le PTX est administré en combinaison avec différentes concentrations des dérivés de carbazole. L'IC50 du PTX seul est de 1, 5nM. Le facteur maximal de diminution de l'IC50 du PTX est de : 1, 7 pour 6M de T21 ; 1, 9 pour 0, 4M de T30 ; 1, 25 pour 3M de T32 ; 2, 2 pour 12M de T4. Bien que le composé T30 puisse paratre plus intéressant d'un point de vue concentration, il possède une fonction aldéhyde sur le pyrrole, pouvant être très réactive dans les cellules et être à l'origine de nombreux effets secondaires. Nous avons donc décidé de concentrer nos efforts sur l'étude du composé T4, qui provoque une importante diminution de l'IC50 du PTX et que nous avons renommé carba1. - 108 - 2 1, 6 ) M n ( X T P u d 0 5 C I 1, 2 0, 8 0, 4 0 2 1, 6 ) M n ( X T P f o 0 5 C I 1, 2 0, 8 0, 4 0 * * * 0 5 C I PTX seul T4(3M) T4(6M) T4(12M) * * * ) M n ( X T P u d 0 5 C I 2 1, 6 ) M n ( X T P u d 1, 2 0, 8 0, 4 0 2 1, 6 1, 2 0, 8 0, 4 0 Résultats * * * PTX seul T21(1, 5M) T21(3M) T21(6M) * * * PTX seul T30(0, 1M) T30(0, 2M) T30(0, 4M) PTX seul T32(0, 8M) T32(1, 5M) T32(3M) Figure 54. Réduction de l'IC50 du paclitaxel en présence de T4, T21, T30 et T32. Les cellules HeLa ont été traitées pendant 72 heures avec différentes combinaisons de PTX et dérivés de carbazole. La viabilité des cellules est déterminée par un test au prestoblue. Barres SEM, n 3. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; test de student. 1. 3. 3 Synergie entre le composé carba1 et le paclitaxel Nous avons vu précédemment qu'une concentration peu toxique de carba1 (12M) pouvait réduire l'IC50 du PTX de manière significative. Nous avons ensuite cherché à déterminer la concentration de PTX réduisant au maximum la survie cellulaire en présence de carba1 à 12M. Nous avons analysé en détail l'effet de concentrations croissantes de PTX sur la survie cellulaire, appliquées seules ou en combinaison avec 12M de carba1. La figure 55 montre ce résultat sous forme d'histogramme. On observe que l'association de PTX à 1nM et de carba1 à 12M provoque une réduction de la survie cellulaire de 70%. De manière intéressante, à ces concentrations, chacune des deux molécules seules ne cause qu'une faible diminution de la survie (inférieure à 10%). Dans ces conditions, l'association carba1/PTX a un effet supérieur à la somme de leurs effets lorsque ces composés sont administrés séparément, indiquant un effet synergique. Dans la suite de cette étude nous avons donc décidé de travailler avec le PTX à 1nM et carba1 à 12M. L'interaction spécifique entre carba1 à 12M et PTX à 1nM dans les cellules HeLa a pu être évaluée par le calcul de l'indice de combinaison (CI). Cet indice permet de déterminer si les effets de l'association de molécules sont synergiques (CI additifs (CI 1) ou antagonistes - 109 - Résultats (1). Dans le cas spécifique de carba1 à 12M et PTX à 1nM, le CI est de 0, 86 0, 08, validant l'effet synergique de ces 2 molécules, à ces concentrations. * * * * * PTX Carba1 (12M) Combinaison ) % ( e r i a u l l l e c e i v r u S 125 100 75 50 25 0 0, 25 0, 5 1 1, 5 2 2, 5 5 Concentration de PTX (nM) Figure 55. Synergie entre le composé carba1 et le paclitaxel. Les cellules HeLa ont été traitées pendant 72 heures avec des concentrations croissantes de PTX seules ou en combinaison avec carba1 à 12M. La viabilité des cellules est déterminée par un test au prestoblue. Barres SEM, n 3. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; test de student. 2. Analyse des effets de la combinaison carba1/PTX dans les cellules Afin d'analyser de manière approfondie les effets de la combinaison carba1(12M)/PTX(1nM), à l'origine d'une réduction de la viabilité cellulaire de 70%, observée après 72h de traitement, nous avons procédé à une analyse du cycle cellulaire en cytométrie en flux puis en vidéomicroscopie. 2. 1 Effets de la combinaison carba1/PTX sur les différentes phases du cycle cellulaire 2. 1. 1 Carba1/PTX bloque les cellules en phase G2/M Dans un premier temps, les effets de la combinaison carba1(12M)/PTX(1nM) sur le cycle cellulaire ont été analysés, par cytométrie en flux (Fig. 56). À ces concentrations, les molécules appliquées séparément n'ont que très peu d'impact sur la répartition des cellules au cours du cycle. En effet, le pourcentage de cellules dans chaque phase du cycle est très similaire aux conditions contrôles (DMSO). Nous avons observé tout de même une légère accumulation des cellules en phase G2/M ainsi qu'une augmentation des cellules plurinucléées (>4N) après 15 heures de traitement par carba1 seul. Cependant, cette tendance s'estompe au cours du temps et après 48 heures de traitement, aucune différence significative - 110 - Résultats n'apparat en comparaison avec les conditions contrôles. Nous avons également remarqué une augmentation du nombre de cellules plurinucléées ou apoptotiques dans la fraction sub-G1 après un traitement au PTX à 1nM. Les cellules HeLa traitées avec une combinaison de ces molécules s'accumulent de manière transitoire en phase G2/M. En effet, 54% des cellules sont présentes dans cette phase après 15 heures d'exposition au traitement, contre environ 32% pour les cellules non traitées ainsi que pour celles traitées par carba1 et PTX seuls. Puis le pourcentage des cellules en G2/M diminue progressivement, parallèlement à une accumulation de cellules apoptotiques et de cellules plurinucléées, s'additionnant à un nombre déjà élevé de cellules présentes dans ces deux phases après 15 heures de traitement. Enfin, à 48 heures, environ 20% des cellules traitées ont subi une apoptose ou sont plurinucléées, contre seulement 1% et 4% pour les cellules non traitées ou exposées à carba1 et contre 6% et 10% pour les cellules traitées au PTX. Il semble donc que l'association carba1/PTX provoque principalement des dérèglements au cours de la phase G2/M pouvant être à l'origine de la mort des cellules ou de l'apparition de cellules plurinucléées. DMSO Carba1 (12M) PTX (1nM) Carba1 (12M) PTX (1nM) s e l u l l e c e d % 70 60 50 40 30 20 10 0 15h * * * * * * subG1 G1 * S 24h * 70 60 50 40 30 20 10 0 s e l u l l e c e d % * * * * * 70 60 50 40 30 20 10 0 s e l u l l e c e d % * 48h * * * * * * G2/M > 4N subG1 G1 S G2/M > 4N subG1 G1 S G2/M > 4N Figure 56. Caractérisation des effets de carba1/PTX sur la progression du cycle cellulaire. Les cellules HeLa ont été traitées ou non par carba1 à 12M, PTX à 1nM ou une combinaison de ces deux molécules. Les phases du cycle cellulaire ont été déterminées par cytométrie en flux à la suite d'un marquage à l'iodure de propidium (IP), en fonction du temps comme indiqué. Les courbes représentent la moyenne du pourcentage de cellules dans chaque phase du cycle cellulaire. Barres SEM, n 3. Pour l'analyse statistique, les molécules seules ont été comparées au DMSO, carba1/PTX a été comparé au PTX seul. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; test de student. 2. 1. 2 Carba1/PTX cause l'apparition de fuseaux mitotiques anormaux Les populations de cellules en phases G2/M du cycle cellulaire ne peuvent pas être discriminées les unes des autres sur la seule mesure de leur contenu en ADN. Afin de mieux comprendre le blocage des cellules en phase G2/M observé en cytométrie en flux avec - 111 - Résultats carba1/PTX et dans le but d'obtenir plus de précision quant aux effets de cette association sur les cellules, nous avons procédé à des analyses en vidéomicroscopie. Les cellules HeLa ont été traitées par carba1 à 12M, PTX à 1nM ou la combinaison de ces deux molécules, puis filmées pendant une douzaine d'heures. En condition contrôle les cellules HeLa se divisent en 40 minutes et présentent toutes les étapes de la mitose, indiquées par les cadres de couleurs (Fig. 57A). Les cellules HeLa traitées par carba1 à 12M ou par le PTX à 1nM présentent un retard en mitose (Fig. 57B). En effet, bien que la majorité des cellules se divise correctement, la durée de la mitose est de 100 minutes à la suite d'une exposition à carba1 et atteint 195 minutes pour les cellules traitées au PTX. La figure 57C représente sous forme d'histogrammes la durée des différentes phases de la mitose : prométaphase, métaphase et anaphase/télophase, calculée sur 50 cellules pour chaque condition. L'augmentation de la durée mitotique à la suite de ces deux traitements est corrélée avec une durée de prométaphase globalement plus longue qu'en condition contrôle. Nous avons également observé que 5 et 12% des cellules exposées à carba1 ou PTX respectivement, se divisent anormalement. Ces anomalies sont signalées par une étoile sur les barres d'histogrammes ; cette étoile fait également référence au phénotype représentatif exposé en figure 57B. Les cellules présentent un fuseau tripolaire conduisant à la division de l'ADN en 3 cellules filles aneuploïdes. La combinaison carba1(12M)/PTX(1nM) entraine un blocage beaucoup plus long en prométaphase qu'en conditions contrôle ou molécules seules (Fig. 57B et C). En effet, après 150 minutes de mitose, 76% des cellules n'ont toujours pas leurs chromosomes correctement alignés le long de la plaque équatoriale. De plus, non seulement la quantité de cellules bloquées est nettement plus importante, mais le nombre de divisions anormales est accru. Ces divisions anormales sont illustrées par des images représentatives de la figure 57B ; elles sont signalées par 2 ou 3 étoiles sur les barres d'histogrammes et sur la figure 57B. Cette analyse en vidéomicroscopie montre que les cellules bloquées en prométaphase finissent par se diviser et donner naissance à des cellules filles aneuploïdes, dont certaines peuvent présenter plusieurs noyaux après décondensation de l'ADN. Nous avons également remarqué que certaines cellules bloquées en mitose finissent par se diviser. Ces divisions sont souvent multipolaires. Ainsi, sur la figure 57B, on observe un mid-body à trois parties dont l'une disparat (indiquée par une flèche Fig. 57B, traitement carba1/PTX, *). À la fin de la mitose, on a séparation complète de deux cellules dont l'une est clairement plurinucléée. - 112 - Résultats A) B) l o r t n o C ) M 2 ( 1 a b r a C ) M n 1 ( X T P * ) M 2 1 ( 1 a b r a C ) M n 1 ( X T P * * * * * C) s e l u l l e C 00 : 00 02 : 30 05 : 00 07 : 30 10 : 00 : Rupture de l'enveloppe nucléaire : Prométaphase : Métaphase : Anaphase/Télophase 12 : 30 15 : 00 17 : 30 20 : 00 22 : 30 25 : 00 27 : 30 30 : 00 32 : 30 35 : 00 37 : 30 40 : 00 42 : 30 45 : 00 47 : 30 00 : 00 10 : 00 20 : 00 30 : 00 40 : 00 80 : 00 90 : 00 100 : 00 00 : 00 02 : 30 5 : 00 15 : 00 90 : 00 132 : 00 155 : 00 195 : 00 00 : 00 05 : 00 10 : 00 57 : 30 75 : 00 80 : 00 85 : 00 112 : 00 00 : 00 10 : 00 30 : 00 50 : 00 85 : 00 125 : 00 130 : 00 215 : 00 00 : 00 07 : 30 67 : 00 128 : 00 188 : 00 198 : 00 210 : 00 265 : 00 Control (DMSO) Carba1 (12M) PTX (1nM) PTX (1nM) Carba1 (12M) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * : Prométaphase : Métaphase : Anaphase/Télophase Temps (min) Figure 57. Carba1/PTX bloque les cellules en prométaphase et provoque l'apparition de cellules aneuploïdes et/ou plurinucléées. (A, B) Images représentatives, sélectionnées à partir de vidéos, de cellules HeLa Kyoto (tubuline- EGFP, H2B-mcherry) non traitées (A) ou traitées avec les concentrations indiquées de molécules (B). Le temps sur les images est en minutes. Échelle : 10m. (C) Histogrammes représentant la durée de chaque phase mitotique dans les cellules (prométaphase, métaphase, anaphase/télophase). Chaque barre représente une cellule ; 50 cellules par traitement ont été analysées. Les étoiles signalent les phénotypes particuliers observés lors de l'analyse, dont des images représentatives figurent en B. La flèche indique le mid-body . - 113 - Résultats Les résultats indiquent que carba1/PTX provoque un arrêt des cellules en prométaphase, se poursuivant ensuite par des divisions anormales à l'origine de l'apparition de cellules aneuploïdes et/ou plurinucléées. 2. 1. 3 Carba1/PTX favorise l'apoptose des cellules Comme nous l'avons expliqué précédemment, les cellules en apoptose peuvent être détectées en cytométrie en flux et sont contenues dans la phase sub-G1. En effet, la dégradation de l'ADN par des endonucléases endogènes n'est pas continue et une proportion d'ADN double brin reste intacte et capable de fixer les sondes comme l'IP. Cependant, la fixation étant réduite, la fluorescence émise par les cellules apoptotiques est plus faible que celle émise par les cellules 2n et un pic apparat juste avant la phase G1 (Grunwalg et al. , 2010). Nous avions ainsi observé qu'à la suite d'un traitement carba1/PTX, le pourcentage de cellules en G2/M diminuait progressivement, parallèlement à une accumulation de cellules apoptotiques contenues dans cette phase sub-G1. Cependant, les variations du nombre de cellules présentes dans la phase sub-G1 peuvent être dues aux conditions expérimentales, notamment au protocole de marquage. De plus, cette méthode de mesure peut sous-estimer la quantité de cellules apoptotiques dans les phases S et G2/M. Ces dernières possèdent une quantité d'ADN supérieure aux cellules en G1. Au cours du processus de fragmentation de l'ADN, les cellules apoptotiques en phase S et G2/M conservent momentanément une quantité d'ADN supérieure à celles des cellules en G1 et ne sont donc pas comptabilisées dans le pic sub-G1. Afin de confirmer la mort en apoptose des cellules traitées par carba1/PTX, nous avons procédé à une analyse en cytométrie en flux en présence d'IP et d'Annexin-V (marqueur apoptotique) (Fig. 58). Un traitement des cellules par carba1 à 12M ou PTX à 1nM ne cause pas d'augmentation du pourcentage de cellules en apoptose par rapport aux conditions contrôles. En revanche, les résultats montrent une hausse significative du pourcentage d'apoptose à partir de 48 heures de traitement par carba1(12M)/PTX(1nM), allant jusqu'à 35% après 72 heures de traitement. Les résultats obtenus corrèlent avec ceux observés en cytométrie en flux. La combinaison carba1/PTX provoque un arrêt en prométaphase suivi d'une division anormale des cellules. Les études réalisées ne permettent pas de connatre le devenir précis des cellules aneuploïdes et/ou plurinucléées. En effet, nous ne pouvons dire si ces cellules meurent directement en interphase ou si elles redémarrent un cycle à la suite de la mitose. - 114 - Résultats Nous pouvons cependant supposer qu'une grande partie de ces cellules finissent par mourir en apoptose comme l'indique la figure 58. * DMSO PTX (1nM) Carba1 (12M) Combinaison 40 35 30 25 20 15 10 5 0 40 35 30 25 20 15 10 5 0 * 40 35 30 25 20 15 10 5 0 24 h 24 h 24 h 48 h 24 h 72 h Figure 58. Carba1/PTX favorise la mort des cellules par apoptose. Mesure de l'apoptose dans une population de cellules HeLa traitées ou non par carba1 à 12M, PTX à 1nM ou une combinaison de ces deux molécules à différents temps, par cytométrie en flux (Annexin- V, IP). Barres SEM, n 3. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; test de student. 2. 2 Comparaison des effets de carba1/PTX à ceux causés par carba1 et paclitaxel à des concentrations cytotoxiques Nous avons ensuite voulu voir si les effets de la combinaison carba1/PTX sur les cellules étaient similaires à ceux provoqués par carba1 et/ou le PTX appliqués isolément à des concentrations cytotoxiques. Des cellules HeLa ont donc été traitées avec des concentrations plus fortes de carba1 et de PTX, puis analysées en cytométrie en flux et en vidéomicroscopie. 2. 2. 1 Des concentrations cytotoxiques de carba1 et de paclitaxel causent un arrêt des cellules en phase G2/M Des cellules HeLa ont été traitées avec carba1 à 25M ou PTX à 5nM et analysées à différents temps en cytométrie en flux (Fig. 59B). La figure 59A rappelle les effets de la combinaison carba1(12M)/PTX(1nM) sur la répartition des cellules entre les phases du cycle cellulaire. Les cellules HeLa traitées avec 25M de carba1 s'accumulent de manière transitoire en phase G2/M, comme nous l'avions observé pour carba1 à 12M. En effet, 61% des cellules sont présentes dans cette phase après 15 heures d'exposition à carba1, contre environ 32% des cellules non traitées. Puis le pourcentage des cellules en G2/M diminue progressivement, - 115 - Résultats parallèlement à une accumulation non seulement de cellules apoptotiques dans la fraction sub- G1, mais également de cellules plurinucléées. Après 48 heures de traitement, environ 11% des cellules sont apoptotiques et 9% sont plurinucléées, contre seulement 1% et 4% des cellules non traitées, respectivement. Après 15 heures de traitement au PTX à 5nM, la moitié de la population cellulaire est bloquée en phase G2/M et près de 20% des cellules sont déjà en apoptose. Puis la proportion de cellules en G2/M diminue progressivement, parallèlement à une augmentation du nombre de cellules en apoptose ou plurinucléées. De manière intéressante, nous observons que la répartition des cellules entre chaque phase du cycle cellulaire à la suite d'un traitement avec la combinaison des drogues est très similaire à celle obtenue à la suite d'un traitement avec PTX à 5nM. Ces résultats suggèrent que l'effet de la combinaison carba1/PTX est dû à une accentuation des effets du PTX dans les cellules. Étant-donné que nous ne pouvons pas utiliser carba1 au-dessus de 25M à cause de problèmes de solubilité, nous ne pouvons cependant pas exclure que l'effet de la combinaison carba1/PTX soit dû à une accentuation des effets de carba1 à très forte concentration. A) s e l u l l e c e d % 70 60 50 40 30 20 10 0 B) s e l u l l e c e d % 70 60 50 40 30 20 10 0 15h * * * subG1 G1 * S DMSO Carba1 (12M) PTX (1nM) 24h * * * 70 60 50 40 30 20 10 0 s e l u l l e c e d % * 70 60 50 40 30 20 10 0 s e l u l l e c e d % * 48h * * * * * G2/M > 4N subG1 G1 S G2/M > 4N subG1 G1 S G2/M > 4N 15h * * * * * * * DMSO Carba1 (25M) PTX (5nM) 70 60 50 40 30 20 10 0 s e l u l l e c e d % * 24h * * * * * * s e l u l l e c e d % 70 60 50 40 30 20 10 0 * 48h * * * * * * * * * * subG1 G1 S G2/M > 4N subG1 G1 S G2/M > 4N subG1 G1 S G2/M > 4N Figure 59. Caractérisation des effets de carba1 et du paclitaxel à forte concentration sur le cycle cellulaire. (A) Rappel des effets de la combinaison carba1/PTX sur la répartition des cellules entre les phases du cycle cellulaire. (B) Les cellules HeLa ont été traitées ou non par carba1 à 25M ou PTX à 5nM. Les phases du cycle cellulaire ont été déterminées par cytométrie de flux après marquage à l'IP, en fonction du temps comme indiqué. Les courbes représentent la moyenne du pourcentage de cellules dans chaque phase du cycle cellulaire. Barres SEM, n 3. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; test de student (comparaison au DMSO). - 116 - Résultats 2. 2. 2 Carba1 accentue les effets du paclitaxel dans les cellules Les résultats de l'analyse du cycle cellulaire laissent supposer que la combinaison carba1(12M)/PTX(1nM) a les mêmes effets que le PTX à forte concentration plutôt que carba1 à forte dose. Afin de vérifier cette hypothèse, les cellules HeLa ont été traitées avec une forte concentration de PTX (5nM) ou bien avec une concentration élevée de carba1 (25M) et suivies en vidéomicroscopie pendant une douzaine d'heures (Fig. 60). Les cellules traitées par carba1 à forte concentration restent majoritairement bloquées en mitose et présentent une partie de leurs chromosomes alignée sur la plaque équatoriale ainsi qu'une seconde partie présente aux pôles (Fig. 60A). Une analyse quantitative a permis de montrer que 82% des cellules sont toujours en prométaphase à 150 minutes après le début de la mitose (Fig. 60B). Le blocage de ces cellules est tellement long que le suivi en vidéomicroscopie de ces cellules pendant 12 heures n'est cependant pas suffisant pour déterminer leur devenir. Nous avons donc mis en place une seconde étude et filmé les cellules sur une période de 20 heures. Nous avons ainsi pu observer que 60% des cellules arrêtées en prométaphase finissent par mourir directement en mitose et 28% des cellules se divisent anormalement (Fig. 60C). Parmi ces cellules, 21% finissent par mourir en interphase et 7% entrent de nouveau dans un cycle cellulaire. Enfin, seulement 10% des cellules présentent une mitose normale. Tout comme les cellules traitées par carba1 à forte concentration, les cellules exposées au PTX à 5nM restent bloquées en prométaphase (Fig. 60A). Cependant la durée de blocage est moins longue et 80% des cellules qui entrent en mitose se divisent dans les 150 minutes, donnant naissance à des cellules aneuploïdes et/ou plurinucléées. De plus, seulement 14% des cellules sont toujours bloquées en prométaphase après 12 heures d'observation (Fig. 60D). Les différentes phases mitotiques étant plus difficiles à déterminer pour cette concentration de PTX, nous n'avons pas pu représenter, comme pour les autres conditions, la durée de chaque phase sous forme d'histogrammes. La combinaison carba1(12M)/PTX(1nM) cause un blocage plus long des cellules en prométaphase qu'un traitement au PTX à 5nM. Chacun des composés est capable, à ces mêmes concentrations (carba1 à 12M et PTX à 1nM), d'augmenter la durée de la prométaphase quand il est appliqué individuellement. Nos résultats ne permettent pas de savoir si l'allongement de la durée de la prométaphase observé avec la combinaison résulte d'un effet additif de ces molécules ou d'une potentialisation de l'une par l'autre. En revanche, - 117 - Résultats la majorité des cellules traitées avec une combinaison carba1/PTX se divisent avant de mourir en apoptose, de la même manière que le PTX à 5nM et contrairement aux cellules exposées à 25M de carba1, dont plus de la moitié meurent en mitose. En culture, l'effet de l'association carba1/PTX semble donc être similaire à celui observé avec le PTX à dose cytotoxique. Ceci indique que l'administration de carba1 pourrait provoquer une accentuation des effets du PTX dans les cellules. A) ) M n 5 ( X T P ) M 5 2 ( 1 a b r a C 00 : 00 25 : 00 50 : 00 75 : 00 100 : 00 125 : 00 150 : 00 235 : 00 00 : 00 10 : 00 20 : 00 30 : 00 40 : 00 160 : 00 380 : 00 735 : 00 B) Carba1 (25M) C) D) Carba1 (25M) (20h d'observation) PTX (5nM) (12h d'observation) s e l u l l e C Mort en mitose Division anormale 28 % Mitose normale 60 % Mort à la suite de la division anormale Seconde mitose 10 % 21 % 7 % En mitose 14 % Division anormale Mitose normale 80% 6 % Temps (min) : Prométaphase : Métaphase : Anaphase/Télophase Figure 60. Effets de carba1 et du paclitaxel à forte concentration sur les cellules en mitose. (A) Images représentatives, sélectionnées à partir des vidéos, de cellules HeLa Kyoto (tubuline-EGFP, H2B-mcherry) traitées par carba1 à 25M et PTX à 5nM. Échelle : 5m. Le temps indiqué est en minute (B) Graphique représentant la durée de chaque phase mitotique dans les cellules traitées avec carba1. Chaque barre représente une cellule (n 50). (C) Tableau récapitulatif du devenir des cellules bloquées en mitose par carba1, n 105. (E) Tableau récapitulatif du devenir des cellules traitées par les PTX à 5nM, n 50. - 118 - Résultats 3. Recherche de la cible du composé carba1 Avant de nous intéresser au mécanisme d'action et à l'efficacité thérapeutique de la combinaison carba1/PTX, nous avons cherché à identifier la cible du composé carba1 dans les cellules. De plus, cette information est importante dans l'hypothèse d'une future utilisation clinique de la molécule. 3. 1 Carba1 n'altère pas le réseau de microtubules en interphase Nous avons vu précédemment, grâce aux études menées en vidéomicroscopie, que le composé carba1 provoquait l'apparition de fuseaux mitotiques anormaux. Il est montré que l'action toxique du PTX dans les cellules en culture, résulte de sa fixation sur la tubuline et de ses effets sur les MTs, à l'origine de la formation de fuseaux mitotiques anormaux causant l'arrêt des cellules en mitose. Puisque carba1 exerce une synergie avec le PTX, nous nous sommes demandés s'il avait lui-même un effet sur les MTs, qui pourrait s'additionner à l'effet du PTX. L'objectif utilisé pour les études de vidéomicroscopie, à savoir le x20, ne nous permet pas de voir précisément l'organisation du réseau microtubulaire après traitement. Nous avons donc traité des cellules avec carba1 et analysé les phénotypes mitotiques et interphasiques des MTs par immunofluorescence (IF) au x63. Afin d'avoir une idée claire de l'effet de carba1 sur l'organisation du réseau microtubulaire, nous l'avons testé à une concentration maximale, c'est à dire 25M. Après 5 heures de traitement, les cellules HeLa présentent une organisation des MTs en interphase similaire à celle des cellules non traitées (Fig. 61A). De même que précédemment, nous avons observé que ce composé provoque l'apparition de phénotypes mitotiques anormaux. Ainsi, au cours de la métaphase, les cellules non traitées présentent 2 fuseaux bipolaires symétriques avec des chromosomes alignés au centre de la cellule au niveau de la plaque équatoriale (Fig. 61B). En revanche, les cellules traitées avec carba1 présentent une répartition anormale des chromosomes au cours de la mitose, avec une partie alignée au centre et une partie présente aux extrémités de la cellule. Bien que carba1 induise un phénotype mitotique anormal, les résultats de cette expérience suggèrent que la tubuline n'est pas la cible de carba1. En effet, pour des concentrations similaires, de l'ordre du micromolaire, les agents stabilisants ou déstabilisants des MTs provoquent une augmentation ou une réduction de la masse des MTs dans les cellules, visible en interphase. - 119 - Résultats A) O S M D ) M 5 2 ( 1 a b r a C ADN Tubuline B) O S M D ) M 5 2 ( 1 a b r a C ADN ADN Figure 61. Effets de carba1 sur le réseau microtubulaire des cellules HeLa. Les cellules HeLa ont été traitées avec carba1 à 25M durant 5 heures. (A, B) Images représentatives en microscopie à fluorescence des MTs dans des cellules en interphase (A) ou en mitose (B). En vert : la tubuline a, en rouge : l'ADN (coloration au DAPI). Échelle : 10m. Nous avons donc, dans un premier temps, écarté l'hypothèse que carba1 cible la tubuline et recherché d'autres cibles. 3. 2 Effets de carba1 sur un ensemble de kinases Le phénotype des cellules traitées par carba1 est très similaire à celui de cellules exposées à des inhibiteurs spécifiques de protéines kinases impliquées dans le processus mitotique, telles que Aurora B ou la phosphoinositide-3-kinase (PI3K) par exemple (Lens et al. , 2010). De plus, la structure moléculaire de carba1, avec plusieurs hétérocycles était compatible avec celle d'un inhibiteur de kinase. Nous avons donc testé l'effet possible de carba1 sur un ensemble de kinases (Fig. 62). Il s'avère que, dans les conditions utilisées par le prestataire Merck-Millipore, carba1 n'inhibe fortement aucune kinase testée. Ce n'est donc vraisemblablement pas un inhibiteur direct de ces kinases. - 120 - Résultats Carba1 (10 M) Figure 62. Effets de carba1 sur un ensemble de kinases. Profiling réalisé par Merck-Millipore. Le composé carba1 a été utilisé à 10M. 100 correspond à une activité normale de la kinase. 3. 3 Recherche de cibles potentielles de carba1 par criblage génétique chez la levure 3. 3. 1 Carba1 potentialise les effets du paclitaxel dans la levure En collaboration avec l'équipe d'Annie Andrieux (équipe Physiopathologie du cytosquelette, Grenoble-Institut de Neurosciences), nous avons testé si le composé carba1 était actif sur la levure S. cerevisiae (S. c. ) et présentait des propriétés similaires. Contrairement aux cellules humaines, la levure possède de nombreuses pompes d'efflux qui la rende partiellement résistante aux drogues. De plus, la séquence de la tubuline b est différente et ne permet pas de lier le PTX. Nous avons donc utilisé une souche de levure mutée sur 7 pompes d'efflux et transformée avec un fragment d'ADN contenant le gène de tubuline b (TUB2) mutée sur 5 acides aminés permettant ainsi la liaison au PTX. Nous avons tout d'abord réalisé des gammes de concentrations de carba1 et observé qu'il était toxique pour la levure à une concentration de 800M. Cette même souche est sensible à une concentration de PTX à 50M. Dans un second temps, nous avons recherché si, dans cette - 121 - Résultats espèce, carba1 était également capable d'induire une synergie avec le PTX. Nous avons ainsi observé que des doses de carba1 (25M) ou de PTX (25M), sans effet sur la croissance des levures quand elles sont appliquées séparément, inhibent la prolifération des levures quand elles sont appliquées conjointement (Fig. 63). L'effet synergique de carba1/PTX, observé dans les cellules humaines, est donc également valable chez la levure, ce qui suggère que la cible de carba1 et son effet sont conservés de la levure à l'Homme. DMSO PTX (25M) Carab1 (25M) PTX (25M) Carba1 (25M) d i l u t i o n d e s l e v u r e s A u g m e n t a t i o n d e l a Figure 63. Effets de carba1, du paclitaxel et d'une combinaison de carba1/PTX sur la viabilité des levures. Les levures sont déposées sur un milieu contenant du DMSO, du PTX (25M), carba1 (25M) ou l'association de ces deux molécules. Les photos ont été prises après 48 heures de traitement. Comme la levure est un eucaryote simple unicellulaire facile à manipuler d'un point de vue génétique, des stratégies basées sur l'utilisation de mutants étaient envisageables pour identifier la cible cellulaire du composé carba1. 3. 3. 2 Criblage génétique chez la levure La recherche des mécanismes ciblés par carba1 a été basée sur le principe d'identifier les gènes qui permettent aux levures, quand ils sont surexprimés, de survivre en présence de carba1. Cependant la concentration de carba1 nécessaire pour tuer les levures était bien trop élevée et nous avons décidé de tirer parti de l'effet toxique de la combinaison carba1/PTX. Nous avons entrepris de cribler une banque génomique de levure constituée de fragments d'ADN génomique de 4 à 5 kb clonés dans un vecteur multicopie. Ces vecteurs permettent d'interroger l'effet de la surexpression de chacun des 6200 gènes de levure sur la sensibilité de cet eucaryote simple unicellulaire à la combinaison carba1/PTX. Le tableau 8 ci-dessous présente quelques gènes d'intérêt que nous avons identifié, dont la surexpression permet la survie des levures sur un milieu toxique carba1/PTX. - 122 - Résultats Fonctions cellulaires Ref. Nom du gène Nom de la protéine ENA1 ENA2 ATR1 Pompes d'efflux a b c d e f g h TUB2 Tubuline b TOS3 Tos3 (équivalent humain : Lkb1) DAD2 Dad2 La tubuline est du cytosquelette. la protéine structurelle des MTs, un constituant majeur Tos3 est une sérine/thréonine kinase qui régule un large spectre de fonctions cellulaires, notamment la croissance, le métabolisme, l'autophagie et la polarité cellulaire. Dad2 est une sous-unité essentielle du complexe Dam1 chez S. cerevisiae. Le complexe Dam1 forme un anneau autour des MTs au niveau de l'extrémité ( ) et se lie aux kinétochores (KTs). Il forme ainsi un attachement MTs/KTs solide. Lors de la dépolymérisation des MTs, ce complexe est entrainé vers l'extrémité (-) et emmène le chromosome auquel il est attaché, facilitant ainsi la ségrégation des chromosomes. DSN1 Dsn1 NSL1 Nsl1 Dsn1 et Nsl1 s'associent aux protéines Nnf1 et Mis12 et forment un complexe stable localisé au niveau des KTs. Bien que ce complexe ne lie pas directement les MTs aux KTs, il renforce l'activité d'autres protéines (Knl1 et le complexe Ndc80) impliquées dans la liaison MTs/KTs. STU2 Stu2 (ou XMAP215) (orthologue humain : ch-TOG) Stu2 est une MAP qui interagit avec le complexe Ndc80 au niveau des KTs et peut renforcer la liaison MTs/KTs lors d'un attachement correct des chromosomes au fuseau (attachement amphitélique) ou à l'inverse défaire cette liaison en cas d'attachement incorrect (attachement syntélique par exemple). CDC42 Cdc42 Cdc42 fait partie de la famille Rho-GTPase. Cette protéine intervient dans différentes voies de signalisation nécessaires à l'attachement amphitélique des chromosomes au fuseau mitotique, à l'intégrité du centrosome et à l'orientation du fuseau. L'ensemble de ces fonctions est nécessaire à l'alignement correct des chromosomes au cours de la mitose. TPM2 Tropo- myosine 2 Isoforme mineure de la tropomyosine, Tpm2 lie et stabilise les câbles et les filaments d'actine qui dirigent la croissance cellulaire polarisée et la distribution de plusieurs organites. ARC15 Arc15 ARC18 Arc18 ARC35 Arc35 Il s'agit de trois sous-unités du complexe Arp2/3. Ce complexe possède une structure proche de l'actine et sert de point de nucléation au niveau des jonctions entre les filaments d'actine. Il peut être activé par Cdc42. L'activité de Arp2/3 est importante au cours de l'interphase, puis diminue lors de la prophase pour augmenter de nouveau durant la télophase. Ce complexe est impliqué dans la motilité cellulaire et l'endocytose. Tableau 8. Présentation de certains gènes dont la surexpression permet la survie des levures sur un milieu toxique carba1/PTX. a. (Downing and Nogales, 1998a) ; b. (Momcilovic and Shackelford, 2015) ; c. (Zelter et al. , 2015) ; d. (Kline et al. , 2006) ; e. (Miller et al. , 2016) ; f. (Chircop, 2014) ; g. (Drees et al. , 1995) ; h. (Grunwalg et al. , 2010). - 123 - Résultats Comme nous pouvions nous y attendre, nous avons identifié de nombreux gènes codant pour des pompes d'efflux et le gène codant la tubuline b (TUB2) dont la surexpression annule la sensibilité de la levure au PTX. Nous avons aussi pu identifier plusieurs gènes impliqués dans le processus de régulation d'attachement KTs/MTs lors de la mitose et des gènes régulant le cytosquelette d'actine. Il a été intéressant de retrouver le gène TOS3 équivalent de LKB1 chez les mammifères. En effet, en parallèle du criblage mené afin de trouver des agents potentialisant le PTX, un second criblage visant à identifier des composés ciblant sélectivement des cellules déficientes pour le gène suppresseur de tumeur LKB1 avait été réalisé. Lors de ce criblage, le composé carba1 avait également pu être identifié (voir annexe 1). L'identification de TOS3 lors du criblage chez la levure valide non seulement notre approche, mais indique également que la sensibilité des cellules à carba1 (ou carba1/PTX) peut varier en fonction de la présence ou de l'absence de la protéine Tos3 (ou Lkb1 chez les mammifères). 3. 3. 3 Cible(s) potentielle(s) de carba1 Nous nous sommes particulièrement intéressés aux gènes impliqués dans la régulation de l'attachement KTs/MTs. En effet, l'inhibition de Dsn1 dans les cellules fait apparatre un phénotype mitotique très similaire à celui de carba1 (Kline et al. , 2006). Une autre protéine, CENP-E, bien qu'absente chez S. c. a retenu notre attention. Cette kinésine est en effet essentielle lors de l'alignement des chromosomes (Barisic et al. , 2014) et son inhibition par la molécule GSK923295 provoque un retard en prométaphase avec un phénotype identique à celui provoqué par carba1 (Iemura and Tanaka, 2015). Nous avons donc testé la localisation de cette protéine dans les cellules en mitose, après un traitement au carba1 (Fig. 64). Lors de la prométaphase, la kinésine CENP-E attache les KTs des chromosomes présents au niveau des pôles afin de les amener au centre de la cellule. C'est pourquoi, en conditions contrôles, on observe une colocalisation des centromères et de CENP-E au niveau de la plaque équatoriale. En présence de carba1, CENP-E est localisée uniquement au niveau des pôles du fuseau. Cette localisation spécifique est similaire à celle observée en cas de traitement avec GSK923295, un inhibiteur de CENP-E. Ces résultats laissent supposer que carba1 pourrait être un inhibiteur de l'activité de la kinésine CENP-E. - 124 - Résultats ADN Centromère CENP-E ADN, Centromère, CENP-E O S M D ) M 5 2 ( 1 a b r a C Figure 64. Localisation de CENP-E en présence de carba1. Les cellules HeLa ont été traitées ou non avec carba1 à 25M pendant 5 heures, fixées puis marquées avec un anti-CENP-E (rouge) et un anti-centromère CREST (vert). L'ADN est marqué au DAPI (bleu). L'absence de CENP-E au niveau des chromosomes alignés est indiquée par une flèche. Échelle : 5M. L'analyse de la littérature concernant l'effet d'agents potentiellement inhibiteurs de CENP-E nous a amené à approfondir l'analyse de l'effet de carba1 sur la tubuline. En effet, la molécule UA62784, identifiée dans un premier temps comme étant un inhibiteur de CENP-E (Henderson et al. , 2010) s'est avérée être un agent ciblant les MTs (Tcherniuk et al. , 2011). Nous avons donc testé l'hypothèse, écartée précédemment, d'une interaction directe de carba1 avec la tubuline. 3. 4 Effets de carba1 sur la tubuline in vitro 3. 4. 1 Carba1 est un agent dépolymérisant les microtubules Afin de tester si carba1 interagit directement avec la tubuline, nous avons étudié dans un premier temps, son effet sur l'assemblage de tubuline pure in vitro. Nous avons pour cela suivi la polymérisation des MTs en présence ou non de carba1, par turbidimétrie (Fig. 65A). Les résultats obtenus montrent que carba1 inhibe la polymérisation de la tubuline en MTs de manière dose-dépendante. En effet, nous observons une diminution de la vitesse de polymérisation ainsi qu'un retard de la nucléation et une réduction de la quantité totale de MTs assemblés, attestée par le niveau plus bas du plateau à l'équilibre. - 125 - Résultats Dans les conditions que nous avons utilisées, c'est à dire 30M de tubuline pure dans un tampon à base de Pipes, la concentration de carba1 nécessaire pour inhiber de 50% la polymérisation de la tubuline en MTs est de 6, 9M (Fig. 65B). A) ) m n 0 5 3 ( e u q i t p O é t i s n e D 0, 8 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0 0 DMSO (0, 2%) Carba1 (2M) Carba1 (4M) Carba1 (8M) Carba1 (16M) Nocodazole (16M) IC50 : 6, 9 0, 9M B) ) % ( e é s i r é m y l o p e n i l u b u T 120 100 80 60 40 20 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Temps (min) Concentration de Carba1 (M) Figure 65. Carba1 inhibe la polymérisation des microtubules. (A) Courbes de polymérisation de la tubuline pure (30M) à 37 C en présence de concentrations croissantes de carba1 ou de nocodazole à 16M. L'absorbance a été mesurée à 350 nm. (B) La quantité de MTs polymérisés en fonction des doses croissantes de carba1 a été déterminée après 10 minutes de polymérisation. Barres SEM, n 3. 3. 4. 2 Carba1 se fixe sur ou à proximité du site colchicine Nous avons recherché le site de fixation du composé carba1 sur la tubuline. Sur celle- ci, il a été décrit six sites de liaison aux molécules, dont quatre sont connus comme étant des sites de fixation d'agents déstabilisant les MTs (MDAs) (voir la partie III. 2, p57). Le site de fixation le plus fréquent des MDAs décrit dans la littérature est le site colchicine (Steinmetz and Prota, 2018). Nous avons donc commencé par tester la fixation de carba1 sur le site de la colchicine. Pour cela, nous avons utilisé un test de compétition mettant en jeu la capacité de la colchicine tritiée ([H3]-colchicine) à se fixer sur son site en présence de carba1. Comme le montre la figure 66, le composé carba1 impacte la fixation de la [H3]-colchicine sur la tubuline, comme c'est le cas pour le nocodazole (connu pour se fixer sur le site colchicine). En revanche, la vinblastine qui ne se fixe pas sur le site colchicine n'empêche pas la fixation de la [H3]-colchicine. Ce résultat indique que carba1 se lie à la tubuline sur ou à proximité du site colchicine. Toutefois, il n'empêche pas complètement la colchicine de se fixer. On peut supposer que son affinité pour ce site est plus faible que celle de la colchicine. - 126 - Résultats ) % ( e é i t i r t e n i c i h c l o C a l e d n o i t a x i F 100 80 60 40 20 0 l o r t n o C M 0 0 1 e n i c i h c l o C M 0 0 1 e n i t s a l b n i V M 0 0 1 e l o z a d o c o N M 0 0 1 1 a b r a C Figure 66. Carba1 se fixe sur ou à proximité du site colchicine. La tubuline pure (3M) a été incubée avec de la [H3]-colchicine (50nM) seule (control) ou en présence de différentes molécules (100M). La radioactivité de la tubuline liée à la [H3]-colchicine a été mesurée en utilisant un compteur à scintillation. Barres SEM, n 3. 3. 4. 3 Carba1 diminue la vitesse de croissance des microtubules Nous avons ensuite analysé in vitro les modifications de la dynamique des MTs en présence de carba1. Pour cela nous avons utilisé la technique de TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) o la polymérisation des MTs à partir d'amorces stable est directement observée en vidéomicroscopie au microscope à fluorescence (voir la partie II. 2. 1 d, p40-41). Pour ces expériences il a fallu déterminer la concentration optimale de carba1 à utiliser. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur les résultats des expériences de turbidimétrie (voir Fig. 65A) montrant que des concentrations de carba1 comprises entre 8 et 16M causent une forte inhibition de la polymérisation des MTs. Nous avons décidé de nous placer à une concentration de 10M qui correspond à un rapport tubuline/carba1 de 3 (30/10). En effet, la concentration de la tubuline utilisée pour cette étude était de 30M. Nous avons ensuite rapporté ce ratio dans nos expériences de TIRF. La concentration de tubuline pure utilisée pour cette expérience étant de 12M, nous nous sommes donc placé à une concentration de carba1 à 4M (12/3). La figure 67A représente le résultat de 30 minutes de polymérisation des MTs en présence ou non de carba1. On observe qu'en condition contrôle, les MTs sont plus longs qu'en condition de traitement. Nous avons tracé ensuite, pour chaque MT étudié, un kymographe qui représente la distance parcourue par le MT en abscisse et le temps en ordonnée (Fig. 67B). Le tableau de la figure 67C présente les - 127 - Résultats données obtenues à partir de ces kymographes. Carba1 réduit fortement la vitesse de croissance des MTs et diminue de manière moins drastique le temps que les MTs passent en croissance. Il est également à l'origine d'une augmentation du temps avant une nouvelle polymérisation à la suite d'une catastrophe. L'ensemble de ces effets conduit à un ralentissement global de la dynamique des MTs. A) Control (DMSO) carba1 (4M) B) Control (DMSO) carba1 (4M) C) Paramètres Control (DMSO) Carba1 (4M) n 32 n 49 s p m e T Vitesse de croissance (m/min) 0. 91 0. 09 0. 64 0. 15 * Vitesse de raccourcissement (m/min) 18. 35 5. 77 16. 21 4. 48 Fréquence des catastrophes (évènement/min) 0. 13 0. 09 0. 12 0. 05 Fréquence des sauvetages (évènement/min) 0. 14 0. 14 0. 12 0. 37 Temps avant une nouvelle polymérisation à la suite d'une catastrophe (%) 0. 79 2. 03 6. 75 10. 07 * Temps passé en croissance (%) 94. 97 5. 18 91. 34 8. 59 * Taille des MTs en croissance (M) 7. 03 5. 73 4. 54 1. 96 n représente le nombre de MTs. Distance Figure 67. Effets de carba1 sur les paramètres d'instabilité dynamique in vitro. (A) Photos de MTs après 30 minutes de polymérisation en présence ou non du composé carba1. Les parties plus brillantes des MTs correspondent aux amorces. (B) Représentation sous forme de kymographe. Barre verticale, 5 minutes ; barre horizontale, 5m. (C) Tableau récapitulatif des paramètres d'instabilité dynamique calculés à partir des kymographes. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; * P < 0, 0001, test de Mann-Whitney. L'ensemble de ces résultats indique clairement que carba1 inhibe la polymérisation de la tubuline, en se fixant sur le site colchicine. Toutefois, nous ne pouvons pas écarter l'hypothèse que le composé carba1 puisse avoir d'autres cibles cellulaires. - 128 - Résultats 4. Analyse du mécanisme d'action de la combinaison carba1/PTX À la suite des études menées sur l'effet de Carba1 sur la tubuline et les MTs, nous avons voulu comprendre les mécanismes de la potentialisation du PTX par carba1. Comment deux molécules, (aux modes d'actions opposés sur la tubuline), utilisées individuellement à des concentrations peu toxiques, peuvent agir de façon synergique et causer une diminution de la viabilité cellulaire. Nous nous sommes alors demandés si l'effet toxique de la combinaison carba1/PTX résultait ou non des effets mutuels des molécules seules sur la tubuline. 4. 1 Analyse des effets de carba1/PTX sur l'instabilité dynamique des microtubules dans les cellules L'analyse des paramètres d'instabilité dynamique des MTs dans les cellules traitées avec carba1 et PTX séparément ou en combinaison peut apporter des informations sur l'existence d'un effet synergique de carba1 et du PTX sur la dynamique des MTs. Cette analyse a été réalisée par la technique de plus end tracking (voir la partie II. 2. 2 c, p44-45). Des cellules HeLa transfectées avec un plasmide EB3-GFP ont été traitées avec différentes concentrations de molécules, administrées séparément ou en combinaison, puis analysées en vidéomicroscopie (Fig. 68). Cette analyse, antérieure à mes travaux, a été réalisée par Anne Martinez, pour une combinaison carba1/PTX à des doses différentes des concentrations optimales déterminées plus haut. La vitesse de croissance des MTs dans les cellules traitées avec carba1 est significativement réduite même à faible concentration. À des doses élevées de traitement, on observe également une augmentation des temps de pause et une diminution du temps que les MTs passent en croissance. Un traitement par le PTX à 1nM ne modifie pas les paramètres d'instabilité dynamique, qui sont similaires à ceux mesurés dans les conditions contrôles. De même, la combinaison carba1(5M)/PTX(1nM) ne cause aucune altération des paramètres d'instabilité dynamique. En revanche, l'association carba1(25M)/PTX(1nM) cause une augmentation des temps de pause, significativement différente des conditions drogues seules . Nous observons également que cette association est à l'origine d'une réduction de la vitesse de croissance des MTs et du temps que les MTs passent en croissance. Bien que les résultats obtenus dans ces conditions soient significativement différents d'un traitement au PTX à 1nM, ils ne diffèrent pas des paramètres observés en condition carba1 25M. Il est - 129 - Résultats possible que les anomalies de la dynamique microtubulaire obtenus à la suite d'un traitement avec carba1(25M)/PTX(1nM) soient principalement dues à l'effet de carba1. Ces résultats indiquent clairement que carba1 seul, à 25M, ralentit globalement la dynamique des MTs. Cet effet sur la dynamique n'est toutefois pas détectable par une analyse en IF, o les cellules en interphase ne présentent aucune anomalie notable du réseau de MTs (Fig. 61). A) B) Paramètres Control (DMSO) Carba1 (5M) Carba1 (25M) PTX (1nM) Vitesse de croissance (m/min) 14, 65 0, 10 12, 89 0, 42 * 10, 20 0, 15 * 13, 62 0, 51 Fréquence des catastrophes (évènement/m) Temps de pause (min) 0, 23 0, 01 0, 23 0, 01 0, 46 0, 03 0, 27 0, 02 0, 063 0, 01 0, 07 0, 003 0, 09 0, 004 * 0, 07 0, 004 Temps passé en croissance (%) 84, 19 0, 20 80. 39 0. 17 60. 40 0. 25 * 80, 08 2, 24 Paramètres Carba1 (5M) Carba1 (25M) PTX (1nM) PTX (1nM) Vitesse de croissance (m/min) 12, 71 0, 54 10, 19 0, 35 (*) Fréquence des catastrophes (évènement/m) Temps de pause (min) 0, 28 0, 02 0, 28 0, 05 0, 07 0, 004 0, 11 0, 007 (* , *) Temps passé en croissance (%) 79, 48 2, 9 53, 71 3, 06 (*) Figure 68. Effets de carba1/PTX sur les paramètres d'instabilité dynamique dans les cellules. Les cellules HeLa ont été transfectées avec un plasmide EB3-GFP, traitées ou non par différentes concentrations de molécules seules (A) ou en combinaison (B), comme indiqué, puis suivies en vidéo- microscopie. Tableau récapitulatif des paramètres d'instabilité dynamique. * P ; * P 0, 01 ; * P 0, 001 ; test de Tukey (Par rapport au DMSO : étoiles noires ; par rapport au PTX seul : étoiles vertes ; par rapport à PTX et carba1 seuls : étoiles rouges). Études réalisées par Anne Martinez. 4. 2 Analyse des effets de carba1/PTX sur la cinétique d'assemblage de la tubuline in vitro Afin de savoir si le composé carba1 est capable d'accentuer les effets du PTX sur l'assemblage des MTs in vitro, nous avons analysé l'effet de l'association carba1/PTX sur l'assemblage de tubuline pure in vitro. Pour cela, nous avons suivi la polymérisation des MTs par turbidimétrie, en présence ou non de différentes combinaisons de molécules. Dans un premier temps, nous avons testé l'effet de concentrations croissantes de PTX sur l'assemblage de la tubuline, afin de déterminer la concentration optimale permettant d'observer une synergie éventuelle. Nous avons finalement comparé deux concentrations de PTX différentes, une ayant peu d'effet sur la polymérisation des MTs (50nM) et une dose plus élevée (500nM), à l'origine d'une augmentation de la vitesse d'assemblage et du nombre de - 130 - Résultats MTs totaux formés, indiquée par la hauteur du plateau atteint à l'équilibre. En ce qui concerne la concentration du composé carba1, nous avons choisi une concentration de 4M, concentration à laquelle son effet dépolymérisant sur l'assemblage de la tubuline est faible. La figure 69 représente le résultat de l'une des expériences que nous avons menées. En présence de la combinaison carba1(4M)/PTX(50nM), la cinétique d'assemblage de la tubuline est presque similaire à celle observée après ajout de carba1 4M, à la différence qu'on observe une petite réduction du temps de nucléation. La courbe d'assemblage après une exposition à la combinaison carba1(4M)/PTX(500nM) est superposable à celle lors de l'ajout du seul PTX à 500nM. Nous avons également testé des concentrations plus faibles de carba1, allant jusqu'à des conditions équimolaires avec le PTX et avons obtenu des résultats similaires à ceux présentés sur la figure 69. 1 0, 9 0, 8 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 ) m n 0 5 3 ( e u q i t p O é t i s n e D 0 0 DMSO (0, 2%) PTX (50nM) PTX (500nM) Carba1 (4M) PTX (50nM) Carba1 (4M) PTX (500nM) Carba1 (4M) 5 10 15 20 Temps (min) Figure 69. Effets de carba1/PTX sur l'assemblage des microtubules in vitro. Courbes de polymérisation de la tubuline pure (40M) à 37C en présence de DMSO ou de différentes concentrations et combinaisons de molécules. L'absorbance a été mesurée à 350nm. Ces résultats indiquent que, dans les conditions de combinaisons utilisées, l'une des molécules prend le dessus et nous observons ainsi soit un ralentissement, soit une accélération de la polymérisation des MTs. Ainsi, ces expériences ne mettent pas en évidence un effet potentialisateur de carba1 sur l'effet du PTX sur l'assemblage MTs in vitro. - 131 - Résultats 5. Analyse de l'efficacité thérapeutique de la combinaison carba1/PTX Nous avons vu précédemment que le composé carba1 était capable de potentialiser les effets cytotoxiques du PTX dans les cellules. Nous avons recherché ensuite, sur modèles animaux, si cet effet était également observable et donc si l'association carba1/PTX possédait une activité anti-tumorale plus forte que celle du PTX. 5. 1 Analyse de la toxicité de carba1 Dans un premier temps, nous avons testé la toxicité de carba1 sur différentes lignées cellulaires et sur différents modèles animaux. La connaissance de la toxicité d'un composé est en effet un préalable nécessaire à l'analyse de son effet thérapeutique. 5. 1. 1 Analyse de la cytotoxicité de carba1 sur différentes lignées cancéreuses humaines Nous avons profité du service offert par le NCI (National Cancer Institute) pour tester la toxicité du composé carba1 sur un grand nombre de lignées cellulaires cancéreuses. Le NCI propose ce service pour déterminer quel type de cancer pourrait être plus particulièrement ciblé par une nouvelle drogue. Dans notre cas, nous avons utilisé cette opportunité pour avoir une large analyse de la toxicité de carba1. Cette information peut être utile pour déterminer le type de cancer à cibler préférentiellement pour tester l'effet thérapeutique d'une administration en combinaison avec le PTX. Par ailleurs, une faible toxicité du composé carba1 sur un ensemble de types cellulaires cancéreux pourrait être indicative d'une faible toxicité de carba1 sur d'autres types cellulaires, cancéreux ou non. Ceci est intéressant d'un point de vue thérapeutique, car dans le cas de son administration en combinaison avec le PTX, on éviterait ainsi des problèmes de toxicités additives. Nous avons donc transmis carba1 au NCI qui a testé l'effet de l'application de 10M de carba1 pendant 48 heures sur la croissance de 60 lignées cancéreuses humaines grâce à un test de cytotoxicité cellulaire à la Sulforhodamine B. Il s'agit de l'une des méthodes les plus largement utilisées pour détecter la viabilité cellulaire ou la cytotoxicité des médicaments. La procédure utilisée pour ce test est un protocole standard mis en place par le NCI. Comme l'indique la figure 70, aucune diminution importante de la croissance des cellules cancéreuses traitées par carba1 n'a été observée, conduisant le NCI à ne pas retenir le composé pour des études de cytotoxicité plus approfondies. Ces résultats confirment la faible cytotoxicité de Carba1. - 132 - Résultats Type de Cancer Leucémie Cancer du poumon non à petites cellules Cancer du colon Cancer du système nerveux central Cancer de la prostate Lignée cellulaire Croissance (%) Type de Cancer Lignée cellulaire Croissance (%) CCRF-CEM HL-60 (TB) K-562 MOLT-4 RPMI-8226 SR A549/ATCC EKVX HOP-62 HOP-92 NCI-H226 NCI-H23 NCI-H322M NCI-H460 NCI-H522 COLO 205 HCC-2998 HCT-116 HCT-15 HT29 KM12 SW-620 SF-268 SF-295 SF-539 SNB-19 SNB-75 U251 PC-3 DU-145 85, 38 133, 20 49, 55 77, 21 85, 20 52, 83 88, 35 92, 80 90, 90 100, 86 122, 19 98, 27 92, 42 95, 18 62, 95 104, 78 107, 35 92, 42 75, 26 91, 81 79, 44 87, 14 104, 08 99, 71 103, 31 97, 88 87, 02 94, 87 101, 48 90, 74 Mélanome Cancer des ovaires Cancer du rein LOX IMVI MALME-3M M14 MDA-MB-435 SK-MEL-2 SK-MEL-28 SK-MEL-5 UACC-257 UACC-62 IGROV1 OVCAR-3 OVCAR-4 OVCAR-5 OVCAR-8 NCI/ADR-RES SK-OV-3 786-0 A498 ACHN CAKI-1 RXF 393 SN12C TK-10 UO-31 MCF7 Cancer du sein MDA-MB-231/ATCC HS 578T BT-549 T-47D MDA-MB-468 98, 67 106, 66 88, 27 78, 54 95, 08 96, 41 97, 77 97, 82 74, 41 96, 13 99, 28 90, 68 101, 61 98, 92 90, 34 91, 11 96, 62 75, 30 95, 42 79, 35 104, 77 86, 04 115, 87 88, 88 84, 88 100, 33 87, 42 101, 13 63, 68 106, 51 Figure 70. Cytotoxicité de carba1 sur des lignées cancéreuses humaines. 5. 1. 2 Analyse de la toxicité de carba1 sur modèle animal Afin d'obtenir des informations sur la toxicité du composé dans un organisme ainsi que sur son efficacité thérapeutique potentielle, nous avons utilisé dans un premier temps, le modèle de xénogreffes sur membrane chorio-allantoïdienne (CAM) de l'embryon de poulet. Ce modèle récapitule, de manière fiable et dans un temps réduit, certaines des caractéristiques du développement de la tumeur chez l'Homme. Les caractéristiques histologiques et moléculaires des tumeurs solides obtenues après greffe de cellules cancéreuses sur la CAM sont celles d'une tumeur solide humaine. Ce modèle permet aussi, en seulement quelques jours, d'évaluer in vivo l'efficacité de nouvelles molécules. Il permet également d'évaluer la toxicité de molécules sur l'embryon de poulet, un organisme en développement particulièrement susceptible aux éventuels effets toxiques d'un composé. Ce modèle a été utilisé pour tester la toxicité du composé carba1 et son effet sur les processus de croissance tumorale et d'invasion métastatique (xénogreffes de cellules HeLa déficientes pour le gène LKB1), quand il est administré à dose élevée. Les expériences ont été réalisées par InOvotion, Grenoble. Les cellules cancéreuses ont été déposées sur la membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet, puis le traitement administré tous les deux jours, comme indiqué sur la figure 71A. - 133 - Résultats A) HeLa LKB1 déficientes Traitements J0 J1 J3 J5 J7 J9 J10 Dépôt des cellules Administration du traitement Analyse de la croissance tumorale et de l'invasion métastatique B) n o y r b m e ' d e r b m o N 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 En vie Mort DMSO 0, 02% Carba1 (50M) Figure 71. Analyse de la toxicité de carba1 grâce à un modèle de xénogreffes sur membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet. (A) Schéma expérimental du modèle de xénogreffes sur membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet. (B) Nombre d'embryon mort ou en vie au cours de l'expérience. L'analyse de la croissance tumorale, de l'invasion métastatique et de la toxicité se fait à 10 jours. Sur 18 embryons, 15 sont encore en vie à la suite d'un traitement avec carba1 à 50M contre 16 dans les conditions contrôles (Fig. 71B). Ces résultats suggèrent donc que le composé carba1 est bien toléré dans ce type d'organisme. Les résultats de cette expérience, analysant l'effet anti-tumoral de carba1 sur des tumeurs formées à partir de cellules HeLa déficientes pour le gène LKB1, sont présentés en annexe 1. Une étude préliminaire de toxicité aige sur modèle murin, réalisée en collaboration avec la plateforme Optimal, a montré que le composé carba1 était également bien toléré quand injecté en intraveineux (i. v. ) à une concentration de 3mM (dans de l'acide citrique pH7 125M, Glycérol 12. 5%, 100L). 24 heures après cette injection unique de composé carba1, les animaux se portent bien. À la suite du sacrifice et de la dissection des organes, aucune variation significative de poids des organes, ni aucune anomalie de l'aspect des organes n'a pu être détectée par rapport aux souris exposées au véhicule. 5. 2 Analyse de l'efficacité anti-tumorale de la combinaison carba1/PTX dans un modèle murin Forts des résultats encourageants obtenus indiquant une faible toxicité de carba1 sur l'embryon de poulet et dans les souris, nous avons testé l'effet de la combinaison carba1/PTX sur un modèle de cancer mammaire murin agressif. Ce modèle est proposé par la plateforme Optimal et consiste en l'injection de cellules 4T1rvluc2 (exprimant la luciférase) en orthotopique au niveau du coussinet adipeux de la mamelle. - 134 - Résultats 5. 2. 1 Description et caractéristiques du modèle animal utilisé Les cellules 4T1 sont issues d'un carcinome mammaire hautement tumorigène et invasif. Contrairement à la plupart des modèles tumoraux, les tumeurs formées à partir de cellules 4T1 font des métastases à de multiples sites distants. Ainsi ces cellules envahissent notamment les ganglions lymphatiques et les poumons. Les tumeurs formées à partir de cellules 4T1greffées en orthotopique présentent donc plusieurs caractéristiques qui en font un modèle animal expérimental approprié pour le cancer mammaire humain (Prudent et al. , 2012). Nous avons choisi de travailler sur ce modèle, non seulement pour les caractéristiques décrites ci-dessus mais également pour la rapidité de ces cellules à établir une tumeur primaire et à former des métastases. En effet, les études menées à partir de ce modèle ont une durée totale de 4 semaines. L'activité luciférase des cellules cancéreuses 4T1rvluc2 permet le suivi de l'évolution de la tumeur primaire ainsi que de la charge métastatique, après injection de luciférine, en imagerie sur l'animal entier. La production de bioluminescence nécessite de l'ATP et de l'oxygène. En effet l'activation de la luciférine par la luciférase nécessite de l'ATP et des ions magnésium, pour former de la luciférine adénylate. Ensuite, la luciférine adénylate est oxydée (oxyluciférine) et se sépare de la luciférase. L'oxyluciférine est alors dans un état excité. Elle retourne à l'état stable avec émission de lumière (photon) que l'on mesure grâce à une caméra. In vivo, si la tumeur est bien vascularisée, la mesure de bioluminescence est donc un bon reflet de la taille de la tumeur. Cette mesure peut toutefois être impactée par la profondeur du tissu. C'est pourquoi il peut être utile de valider les derniers résultats obtenus in vivo par une analyse de la bioluminescence ex vivo. Cette dernière mesure reste indicative. En effet, elle est soumise aux variations résultant de la durée entre l'exérèse et la mesure et également du fait que le tissu analysé n'est plus vascularisé. Avant de démarrer les expériences sur modèle animal, nous avons vérifié que la combinaison carba1 exerçait également une synergie avec le PTX sur les cellules de la lignée 4T1rvluc2 en culture (Fig. 72). L'IC50 du PTX seul dans ces cellules est de 90nM et diminue de 1, 8 fois en présence de carba1 à 12M et de 9 fois en combinaison avec carba1 à 25M. Toutefois, contrairement aux cellules HeLa, l'administration de drogues ne permet jamais d'affecter la totalité de la viabilité des cellules. On observe ainsi que la viabilité des cellules ne diminue pas en dessous de 35%, quel que soit le traitement. Ceci pourrait indiquer qu'une partie des cellules présente, ou développe, une résistance aux traitements. - 135 - Résultats 120 100 ) % ( é t i l i b a i V 80 60 40 20 0 0 PTX seul Carba1 (0, 5M) Carba1 (1M) Carba1 (6M) Carba1 (12M) Carba1 (25M) 20 40 60 80 100 Concentration de PTX (nM) Figure 72. Sensibilisation des cellules 4T1rvluc2 au paclitaxel par carba1. Les cellules 4T1rvluc2 ont été traitées pendant 72 heures avec différentes combinaisons de PTX et carba1. La viabilité des cellules est déterminée par un test au Prestoblue. Barres SEM, n 3. 5. 2. 2 Posologie de carba1 et du paclitaxel in vivo Puisque nous envisagions une fréquence de traitement quotidienne, il était plus commode de choisir un mode d'administration intrapéritonéale (i. p. ), plutôt qu'intraveineux. Nous avons utilisé le même véhicule pour chacune des deux molécules et pour leur combinaison : 5% éthanol, 5% crémophore, 90% NaCl. La dose de PTX a été choisie de manière assez empirique pour cette étude exploratoire. En effet, nous ne disposions pas d'informations concernant la dose minimum de PTX capable d'induire un effet anti-tumoral dans ce modèle, avec ce schéma expérimental. Selon la littérature, l'application quotidienne d'une dose de 1, 3 mg/kg induit un effet tumoral aussi important, voire plus fort qu'une dose de 20mg/kg par semaine (Jiang et al. , 2010). Une dose faible de PTX a donc été choisie (0, 75 mg/kg), pour limiter les effets secondaires potentiels et pour maximiser les chances d'observer une synergie avec carba1. Concernant la dose de carba1, nous nous sommes appuyés sur une étude préliminaire réalisée sur ce modèle et une concentration expérimentale de 20mg/kg a été décidée (Fig. 85 annexe 2, p170). 5. 2. 3 Effets de carba1/PTX sur un modèle de cancer mammaire murin agressif, essai 1 Nous avons analysé l'effet anti-tumoral de l'association carba1/PTX sur des modèles d'allogreffes de cancers mammaires, selon le schéma expérimental ci-dessous (Fig. 73). - 136 - Résultats Début du traitement Injection i. p. quotidienne (sauf le weekend) : Véhicule, PTX (0, 75mg/kg), Carba1 (20mg/kg), PTX (0, 75mg/kg) Carba1 (20mg/kg) J0 Implantation de cellules 4T1rvluc2 J7 J21 Exérèse de la tumeur primaire J28 Euthanasie et prélèvement des organes Suivi de la croissance tumorale et de Suivi de l'évolution métastatique : l'apparition de métastases imagerie de bioluminescence (1 fois par Mesure au pied à coulisse (3 fois par semaine) ; Imagerie de bioluminescence (1 fois par semaine) semaine) Figure 73. Schéma expérimental du modèle d'allogreffes de cellules 4T1rvluc2, utilisé pour tester l'efficacité anti-tumorale de carba1/PTX, lors du premier essai. L'étude a consisté à injecter les cellules 4T1rvluc2 dans le coussinet adipeux de la mamelle et à suivre, la croissance tumorale ainsi que l'apparition des métastases, en présence ou non d'un traitement quotidien (sauf le week-end) de PTX, de carba1 ou de l'association carba1/PTX. En raison de la croissance rapide des cellules 4T1, le traitement a été commencé à J0. Le poids des animaux a été évalué 3 fois par semaine. La croissance tumorale a été suivie par mesure au pied à coulisse de la taille des tumeurs primaires à raison 3 fois par semaine et également en imagerie de bioluminescence réalisée une fois par semaine. Après 3 semaines de traitement, les tumeurs primaires ont été chirurgicalement excisées, pesées et conservées, puis l'expérience s'est poursuivie une semaine supplémentaire afin de suivre l'évolution des métastases. Quel que soit le traitement, le poids des animaux n'est pas modifié (Fig. 86 annexe 2, p170). Ce résultat, couplé à l'observation des animaux, qui n'ont jamais montré de signe d'inconfort tout au long de l'expérience, indique que le PTX, carba1 ou leur combinaison sont bien tolérés, aux concentrations utilisées au cours de cette étude. La figure 74 présente les résultats obtenus, en fin d'étude, sur la croissance de la tumeur primaire. Les résultats varient en fonction du type de mesure utilisé. En effet, en imagerie de bioluminescence, on observe que l'injection de drogues (seules ou en combinaison) provoque, de manière surprenante, une augmentation de la taille des tumeurs, par rapport aux contrôles (Fig. 74A). La figure 87 en annexe 2 (p171) regroupe les images de bioluminescence, représentatives pour chaque groupe de souris. Cette augmentation est détectable mais moins importante lorsque la taille des tumeurs est évaluée par la mesure au pied à coulisse. De plus, cette mesure indique que l'administration de la combinaison carba1/PTX réduit la taille des tumeurs de manière significative par rapport à la seule administration de PTX ou de carba1 - 137 - Résultats (Fig. 74B). Par rapport aux contrôles, cette réduction de la taille des tumeurs n'est pas significative. La mesure du poids des tumeurs après exérèse ne montre, elle, aucune différence significative, quel que soit le traitement (Fig. 74C). Il est à noter que cette mesure dépend de la qualité de la dissection et du degré d'hydratation des tumeurs, qui évolue rapidement après le prélèvement. Ainsi, la plateforme Optimal (imagerie du petit animal) avec laquelle nous réalisons ces expérimentations a observé que cette mesure était souvent un moins bon indicateur des effets des traitements que la mesure au pied à coulisse ou celle de la bioluminescence. A) * ) A U . ( e c n e c s e n i m u l o i b e d l a n g i S B) ) 3 m m ( e r i a m i r p r u e m u t e m u l o V * * C) ) g m ( e r i a m i r p r u e m u t s d i o P Figure 74. Effets de carba1/PTX sur la croissance tumorale, essai 1. Mesure de la taille des tumeurs primaires par bioluminescence (A) ou au pied à coulisse (B). (C) Mesure du poids des tumeurs primaire après exérèse. Les mesures sont présentées pour chaque groupe de souris, n 10, après 28 jours de traitement. Barres SEM. * P test de Tukey. Les cellules 4T1 sont très invasives et causent l'apparition de métastases ganglionnaires et pulmonaires. Au cours de cette étude, l'évolution métastatique a été suivie par imagerie de bioluminescence in vivo sur l'animal endormi, à raison d'une fois par semaine. Les animaux ont été sacrifiés après 4 semaines de traitement. Les poumons, sites majeurs de métastases, ont été prélevés, pesés et l'invasion métastatique a été évaluée en imagerie de bioluminescence ex vivo, comme pour les ganglions axillaires et brachiaux. Les analyses de bioluminescence réalisées sur l'animal entier, in vivo, montre que l'apparition des métastases est étroitement corrélée avec l'évolution des tumeurs primaires. En effet, bien que les différences ne soient pas significatives, on observe plus de métastases dans les groupes traités par PTX ou carba1. Le niveau de bioluminescence de la combinaison carba1/PTX est similaire à celui des contrôles (Fig. 75A). Cette même tendance est observée lorsqu'on compare le poids des poumons et la bioluminescence ex vivo, à la fin de l'expérience (Fig. 75B et C). - 138 - A) ) A U . ( e c n e c s e n i m u l o i b e d l a n g i S Résultats C) B) ) g m ( s n o m u o p s e d s d i o P Figure 75. Effets de carba1/PTX sur l'évolution métastatique. (A) Mesure de l'évolution des métastases par bioluminescence. (B) Mesure du poids des poumons après exérèse. (C) Mesure de l'invasion métastatique des poumons ex vivo. Les mesures sont présentées pour chaque groupe de souris, n 10, après 28 jours de traitement. Barres SEM. Les analyses de l'envahissement ganglionnaire à la suite des 28 jours de traitement, ont révélé qu'aucune souris parmi les contrôles ne montrait de présence de cellules cancéreuses au niveau des ganglions axillaires et brachiaux. En revanche, 4 souris sur 7 et 6/7 souris ont présenté des ganglions envahis après un traitement carba1 et PTX, respectivement, contre 3/7 après un traitement carba1/PTX (Fig. 88A, annexe 2, p171). L'analyse du nombre de ganglions envahis en fonction des traitements indique une tendance similaire. En effet, nous avons trouvé au total 6 ganglions envahis chez les souris traitées par carba1, 15 chez les souris traitées par le PTX et 3 chez les souris exposées à la combinaison carba1/PTX (Fig. 88B, annexe 2, p171). L'ensemble de ces résultats indique que : - De manière inattendue, l'application de PTX ou de carba1 aux doses choisies ainsi que leur combinaison, induit une faible augmentation de la taille des tumeurs, surtout lorsqu'elle est évaluée en imagerie de bioluminescence in vivo ; - Les résultats diffèrent en fonction du type de mesure et une analyse au pied à coulisse indique une réduction de la taille des tumeurs après un traitement carba1/PTX, significative par rapport aux molécules seules mais non par rapport aux contrôles ; - L'apparition des métastases thoraciques et ganglionnaires en fonction des différents traitements est corrélée à ce qui a été observé pour les tumeurs primaires. Cette étude ne nous a pas permis de savoir si carba1 potentialise l'effet du PTX sur ce type de modèle de cancer mammaire murin. Aux doses choisies, aucun effet indésirable n'a été observé (perte de poids, prostration, signe de souffrance) lors de l'expérience et l'autopsie post-mortem n'a révélé aucun signe de toxicité. - 139 - Résultats 5. 2. 4 Effets de carba1/PTX sur un modèle de cancer mammaire murin agressif, essai 2 Nous avons conclu de l'expérience précédente que les doses de PTX ou de carba1 utilisées étaient trop faibles pour observer une efficacité thérapeutique et, a fortiori, une potentialisation de l'effet thérapeutique du PTX par carba1. Nous avons donc mis en place une seconde étude et testé des concentrations de molécules plus importantes. Nous avons choisi une concentration de carba1 de 30mg/kg et une concentration de PTX de 2mg/kg, administrés séparément ou en combinaison. Nous avons également testé une dose de 8mg/kg de PTX, administré séparément, afin de connatre l'efficacité thérapeutique maximale du PTX dans ce modèle. Enfin, les injections ont été prolongées le weekend, selon le schéma expérimental suivant (Fig. 76). À la différence de l'expérience précédente, et pour limiter les coûts, une seule mesure de bioluminescence a été prévue à la fin de l'étude. Début du traitement Véhicule, PTX (2mg/kg), PTX (8mg/kg), Carba1 (30mg/kg), PTX (2mg/kg) Carba1 (30mg/kg) Injection i. p. quotidienne : J0 Implantation de cellules 4T1rvluc2 J7 Arrêt de l'étude à J16 J21 et J22 Euthanasie et prélèvement des organes Suivi de la croissance tumorale Mesure au pied à coulisse (Tous les 2 jours) Figure 76. Schéma expérimental du modèle d'allogreffes de cellules 4T1rvluc2, utilisé pour tester l'efficacité anti-tumorale de carba1/PTX, lors du deuxième essai. Au cours de cette étude, certaines souris, notamment celles traitées par le PTX à 8mg/kg, ont montré des signes de souffrance (prostration, occlusion intestinale, maigreur) et certaines sont décédées (ou ont dû être sacrifiées) à J13, J14 et J15. La courbe de poids des animaux (Fig. 89 annexe 2, p172) ne montre pas de variation majeure et ne rend pas compte de ces signes de souffrance. Afin de respecter des critères d'éthique, nous avons décidé de stopper l'étude à 16 jours. L'analyse des courbes de survie des souris en fonction des différents traitements indique que carba1 à 30mg/kg et la combinaison carba1/PTX, dont les courbes se superposent à celle des contrôles, semblent mieux tolérés que les traitements au PTX (Fig. 77). - 140 - Résultats 120% 100% 80% 60% 40% 20% s i r u o s e d e g a t n e c r u o P 0% 0 88% 63% Control CTL Carba1 (30mg/kg) T4 30mg PTX (2mg/kg) PTX2mg PTX (8mg/kg) PTX8mg PTX (2mg/kg) PTX2mg T4 30 mg Carba1 (30mg/kg) 5 10 15 20 Jours après implantation Figure 77. Courbe de survie des souris traitées ou non au cours de la seconde étude sur modèle animal. L'évolution du volume des tumeurs évalué par la mesure au pied à coulisse est présentée figure 78. Si l'on considère la moyenne des valeurs (Fig. 78A), on observe que le composé carba1 ne présente pas, à lui seul, d'efficacité thérapeutique et que le PTX à 2 mg/kg est aussi efficace que le PTX à 8 mg/kg. De plus, dans ces conditions, il est difficile d'observer un effet de potentialisation du PTX par carba1. Il semble donc que la dose de PTX à 2mg/kg soit trop forte et pas adaptée pour tester une synergie. Toutefois, l'analyse des résultats souris par souris (Fig. 90A-E, annexe 2, p172) montre que les courbes de croissance tumorale des animaux traités par le PTX à 2mg/kg sont dispersées (Fig. 90C, annexe 2, p172). En revanche, celles des souris exposées au traitement carba1/PTX sont regroupées, à l'exception d'une souris pour laquelle la croissance de la tumeur reste élevée (Fig. 90E, annexe 2, p172). Afin de mieux rendre compte de la dispersion des données, nous avons représenté les valeurs médianes des volumes des tumeurs (Fig. 78B). Le tableau de la figure 78C présente les résultats de l'analyse statistique réalisée à partir du test de Kruskal- Wallis, adapté à la comparaison des médianes. Nous remarquons alors une différence significative entre les traitements PTX (2mg/kg), PTX (8mg/kg), carba1/PTX et les contrôles. Cependant bien que nous observions, dans ces conditions, une réduction de la croissance tumorale plus forte après un traitement carba1/PTX qu'une exposition au PTX à 2mg/kg, cette différence reste non significative. - 141 - ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 200 180 Résultats 120 100 ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t 160 140 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 jours après implantation jours après implantation moyenne Ctl moyenne carba1 moyenne PTX (2mg/kg) moyenne PTX (8mg/kg) moyenne PTX (2mg/kg) carba1 C) Ctrl vs. Carba1 Ctrl vs. PTX (2mg/kg) Ctrl vs. PTX8 Ctrl vs. PTX (2mg/kg) Carba1 Carba1 vs. PTX (2mg/kg) Carba1 vs. PTX (8mg/kg) Carba1 vs. PTX (2mg/kg) Carba1 PTX (2mg/kg) vs. PTX (8mg/kg) PTX (2mg/kg) vs. PTX (2mg/kg) Carba1 PTX (8mg/kg) vs. PTX (2mg/kg) Carba1 ns * * * * * * ns ns ns Figure 78. Effets de carba1/PTX sur la croissance tumorale par mesure au pied à coulisse, essai 2. Évolution de la croissance des tumeurs de souris traitées ou non, au cours de la seconde étude, à la suite d'une analyse au pied à coulisse. La taille de la tumeur primaire a été évaluée tous les 2 jours. (A) Courbes réalisées à partir des valeurs moyennes de taille tumorale pour chaque groupe de souris. (B) Courbes réalisées à partir des valeurs médianes de taille tumorale pour chaque groupe de souris. (C) Analyse statistique par test de Kruskal-Wallis à partir des valeurs médianes à J16. Barres SEM. * P ; * P 0, 01. n 8 pour les groupes Ctrl, carba1 et carba1/PTX ; n 7 pour le groupe PTX 2mg/kg ; n 5 pour le groupe PTX 8mg/kg. En ce qui concerne l'évaluation du volume des tumeurs en imagerie de bioluminescence, nous observons la même dispersion des données (Fig. 79). ) s / p ( e c n e c s e n i m u l o i b e d l a n g i S 1 . 5 1 0 1 0 1 . 0 1 0 1 0 5 . 0 1 0 0 9 0 l Figure 79. Effets de carba1/PTX sur la croissance tumorale par imagerie de bioluminescence, essai 2. Les mesures sont présentées pour chaque groupe, après 16 jours de traitement. Barres SEM. n 8 pour les groupes Ctrl, carba1 et carba1/PTX ; n 7 pour le groupe PTX 2mg/kg ; n 5 pour le groupe PTX 8mg/kg. - 142 - Résultats De même que lors de la première étude, nous remarquons que les mesures de bioluminescence diffèrent de celles obtenues au pied à coulisse. Bien que nous observions une légère potentialisation de PTX à 2mg/kg par carba1, l'analyse statistique ne montre pas différence significative, quel que soit le traitement. Enfin, l'arrêt de l'expérience à 16 jours n'a pas permis aux métastases de se développer suffisamment pour conduire une analyse comparative. En conclusion, la dose de PTX de 2mg/kg que nous avons choisie est probablement un peu trop forte pour permettre la mise en évidence d'une synergie induite par le composé carba1. Toutefois, l'analyse approfondie des résultats suggère l'existence de cette synergie. Ceci nous encourage à réaliser prochainement une expérience similaire, mais avec une dose de PTX comprise entre 0, 75 et 2 mg/kg. - 143 - - 144 - Discussion et perspectives - 145 - Discussion et perspectives Au cours des études que nous avons menées, nous avons mis en évidence un effet synergique entre le PTX et une nouvelle molécule, carba1, sélectionnée à l'issue d'un criblage de collections chimiques. Comprendre pourquoi il existe une synergie entre carba1 et le PTX implique non seulement de bien connatre le mécanisme d'action de chacune de ces molécules, mais aussi de connatre leur(s) cible(s). Nous nous sommes donc intéressés aux cibles potentielles de carba1 et à son effet sur les cellules, lorsqu'il est appliqué isolément ou en combinaison avec le PTX. Les résultats obtenus sont discutés dans cette partie. Nous discuterons également des études menées sur l'efficacité thérapeutique de l'association carba1/PTX dans des modèles murins. 1. Carba1 cible la tubuline in vitro Nos expériences ont montré que le composé carba1 interfère avec la polymérisation de la tubuline pure in vitro. Il cause en effet un retard de polymérisation ainsi qu'une réduction de la vitesse d'assemblage et du nombre total de MTs formés. Nous avons montré également que le composé carba1 se fixe sur la tubuline, probablement sur le site colchicine, puisque nous observons une réduction de la liaison de la colchicine tritiée à la tubuline en présence de carba1. Cette compétition n'est cependant pas aussi importante que celle observée pour le nocodazole ou la colchicine elle-même. Cela peut être dû au fait que carba1 se fixe à proximité du site colchicine ou que son affinité pour la tubuline est plus faible. Il peut s'agir également, de manière plus triviale, d'un problème de solubilité de carba1 que nous n'aurions pas repéré. Enfin, même si nous ne l'avons pas testé, on ne peut pas écarter l'hypothèse que carba1 se fixe aussi sur d'autres sites que le site colchicine. Des travaux publiés récemment, portant sur des dérivés de carbazole, ont rapporté la fixation de ces dérivés au niveau du site colchicine et en ont décrit la localisation précise (Diaz et al. , 2018). La structure chimique d'un des carbazoles utilisés pour cette analyse est présentée ci- dessous (Fig. 80A). La molécule est constituée d'un hétérocycle entouré de deux cycles aromatiques, structure retrouvée pour carba1 et caractéristique des dérivés de carbazole. La fixation de ce dérivé sur la tubuline fait intervenir les acides aminés Asn-B258, Leu-B242 et Cys-B241 (Fig. 80B). Il est probable que la fixation du composé carba1 au niveau du site colchicine se rapproche de ce modèle. Cependant, la structure de carba1 est tout de même différente, avec des substitutions distinctes. Il n'est donc pas à exclure qu'il se fixe autrement, en faisant intervenir d'autres acides aminés. - 146 - A) Discussion et perspectives B) R1 : H R2 : Ethyl R3 : Carba1 N CH 3 Cl CH 3 N H Figure 80. Fixation d'un dérivé de carbazole sur le site colchicine. (A) Structure chimique du dérivé de carbazole décrit dans Diaz et al. , 2018. (B) Interaction entre ce dérivé de carbazole (jaune) et la tubuline b au niveau du site colchicine (Diaz et al. , 2018). Le cercle rouge représente la partie carbazole commune au composé carba1. Le groupe de Fernando Diaz à Madrid, avec lequel nous collaborons, analyse actuellement de manière approfondie la liaison de carba1 sur la tubuline. Les premières expériences, basées sur l'analyse du déplacement d'un composé fluorescent se fixant sur le site colchicine confirment nos résultats. Elles mettent aussi en évidence un problème de solubilité du composé, ce qui complique la mesure de la constante d'affinité. Ce même groupe réalise actuellement des co-cristaux carba1/tubuline. L'analyse structurale qui sera prochainement réalisée au synchrotron devrait permettre de savoir précisément comment carba1 se fixe sur la tubuline, de préciser les acides aminés mis en jeu dans cette liaison et d'apprécier les conséquences de cette fixation sur la morphologie (droite ou courbée) du dimère de tubuline. 2. Carba1 cible la tubuline dans les cellules Le traitement des cellules par carba1 à forte concentration (25M) provoque un ralentissement global de la dynamique des MTs. Cependant, de manière inattendue et contrairement à la plupart des agents déstabilisant les MTs connus, carba1 ne cause pas une dépolymérisation des MTs dans les cellules, même à cette concentration. Plusieurs hypothèses sont envisageables pour expliquer cet effet. Tout d'abord, la faible affinité de carba1 pour la tubuline pourrait être à l'origine de ces observations. Il est possible que carba1 altère certains paramètres d'instabilité dynamique protégeant de la dépolymérisation complète des MTs, notamment la fréquence des sauvetages. C'est par exemple le cas de la molécule DZ-2384 (Wieczorek et al. , 2016). Celle-ci est capable de se fixer sur le site vinblastine, de réduire la vitesse de croissance des MTs in vitro, mais comme carba1, elle ne provoque pas de dépolymérisation des MTs dans les cellules. Contrairement à - 147 - Discussion et perspectives la vinblastine, cette molécule augmente la fréquence des sauvetages in vitro et dans les cellules, pouvant aider à la repolymérisation des MTs et expliquer la persistance des MTs en interphase (Wieczorek et al. , 2016). Ainsi, un mécanisme similaire, produisant une modification des paramètres d'instabilité dynamique dans les cellules, pourrait être envisagé pour carba1. Bien que nous n'ayons observé aucune différence significative quant à la fréquence des sauvetages entre les conditions contrôles et carba1 lors des études en TIRF, il est possible que les conditions utilisées ne soient pas optimales. En effet, carba1 a été testé uniquement à 4M. Les études menées sur la molécule DZ-2384 révèlent que la fréquence de sauvetages varie en fonction de la concentration de la molécule. Afin de vérifier si carba1 peut induire une augmentation du nombre de sauvetages, des tests supplémentaires seraient nécessaires à la fois dans les cellules mais également en TIRF, avec des doses croissantes de carba1. Une dernière hypothèse concerne le fait que dans les cellules, l'altération de la dynamique des MTs par carba1 observée par la technique de plus end tracking, puisse être principalement provoquée via la fixation de MAPs. Ces protéines sont en effet sensibles aux courbures spécifiques des MTs ou des hétérodimères de tubuline ab (Brouhard and Rice, 2014) pouvant être causées par des MTAs (Steinmetz and Prota, 2018). La colchicine, par exemple, est connue pour piéger des dimères de tubuline individuels à l'état incurvé. Quant aux alcaloïdes de la Pervenche, leur liaison à l'interface longitudinale entre deux dimères de tubuline, force les MTs à adopter une conformation incurvée. 3. Carba1 peut avoir d'autres cibles cellulaires Bien que le composé carba1 cible de manière certaine la tubuline, ses effets sur les cellules, notamment l'absence de dépolymérisation des MTs et les mitoses anormales, suggèrent la possibilité d'une autre cible cellulaire. De plus, de par sa structure, carba1 est susceptible d'être un inhibiteur de kinases. Ce ne serait d'ailleurs pas la première fois qu'un MTAs possède une autre cible que la tubuline. En plus de la tubuline, le PTX par exemple, interagit avec la protéine Bcl-2, facteur apoptotique (Ferlini et al. , 2009 ; Rodi and Makowski, 1999). Carba1, inhibiteur potentiel de kinases Les MTAs sont très diversifiés en termes de structures chimiques et de poids moléculaires. Certains sites de liaison à la tubuline, telles que les sites de la colchicine et du taxane, sont assez profonds, de grande taille et de nature principalement hydrophobe (Steinmetz and Prota, - 148 - Discussion et perspectives 2018). Plusieurs types de médicaments anticancéreux initialement développés contre d'autres protéines cibles, comme par exemple les kinases, se sont avérés être aussi des ligands de la tubuline. C'est par exemple le cas du composé BKM120 (buparlisib, NVP-BKM120). Initialement utilisé comme inhibiteur de la phosphoinositide-3-kinase (PI3K), il a fait l'objet de plus de 80 études cliniques en tant que médicament unique ou en association de chimiothérapies. Cependant, en plus d'inhiber les PI3K, il a récemment été rapporté que BKM120 interagissait avec la tubuline au niveau du site colchicine et déstabilisait les MTs in vitro et dans les cellules (Steinmetz and Prota, 2018). On peut donc se demander si carba1, qui se lie au site colchicine, pourrait à son tour, cibler une kinase. Bien que l'étude des effets inhibiteurs potentiels de carba1 sur un ensemble de kinases, menée par le prestataire Merck- Millipore, n'a révélé aucune réduction significative de l'activité des kinases testées, nous ne pouvons pas exclure totalement que carba1 puisse cibler une kinase. Non seulement l'ensemble du kinome n'a pas été analysé mais le test mené par Merck-Millipore reste indicatif. Les conditions enzymatiques, notamment l'unique dose de carba1 utilisée pour cette étude, peuvent ne pas être optimales. Cibles potentielles de carba1 par criblage génétique chez la levure Nous avons également étudié la possibilité que carba1 puisse cibler d'autres protéines que la tubuline dans un modèle de levure, Saccharomyces cerevisiae. Nous avons tiré parti de l'effet toxique de la combinaison carba1/PTX chez la levure afin de cribler une banque génomique et déterminer les gènes dont la surexpression permettait la survie de S. c. sur ce milieu. Ainsi les protéines dont le gène a été surexprimé sont des cibles potentielles de carba1 (ou du PTX). Nous avons cependant gardé à l'esprit que la surexpression de certains gènes pouvait également être due à une compensation d'un mécanisme altéré à la suite du traitement. Les résultats obtenus nous ont amené à nous intéresser aux protéines impliquées dans la liaison microtubules/kinétochores, en particulier à la kinésine CENP-E mais également à stu2 (MAPs) et à des protéines régulatrices de l'actine. CENP-E La kinésine CENP-E est à l'origine de la migration des chromosomes des pôles du fuseau vers le centre de la cellule. Une inhibition de CENP-E par un inhibiteur spécifique (GSK923295) provoque l'apparition de phénotypes mitotiques anormaux et un blocage des cellules en prométaphase. Ces événements sont similaires à ceux provoqués par le composé carba1 (Fig. 81A). De plus, nous avons observé une localisation anormale de CENP-E, conduisant à - 149 - Discussion et perspectives l'absence de la kinésine sur la plaque équatoriale, dans les cellules traitées par carba1. Nos résultats suggèrent deux explications possibles pour cette localisation anormale de CENP-E. Tout d'abord, la délocalisation de CENP-E peut résulter de l'effet de carba1 sur la tubuline. Le composé UA62784, dont la structure ressemble à celle de carba1 (Fig. 81B), provoque lui- aussi une localisation anormale de CENP-E (Henderson et al. , 2010) (Fig. 81A). Initialement décrit comme un inhibiteur spécifique de CENP-E, ce composé s'est avéré être un agent dépolymérisant les MTs (Tcherniuk et al. , 2011). De plus, nous avons observé que d'autres agents ciblant la tubuline comme le nocodazole ou la vinblastine provoquent parfois une mauvaise localisation de CENP-E. Toutefois, les modifications de localisation de CENP-E observées dans les cellules traitées par ces différentes molécules semblent moins systématiques et précises que celles observées dans les cellules traitées par carba1. Alternativement, nous pouvons supposer que carba1 inhibe directement l'activité de la kinésine CENP-E. L'inhibiteur spécifique de CENP-E, GSK923295, induit le même phénotype que carba1 en ce qui concerne la localisation de CENP-E (Fig. 81A). Cette hypothèse semble donc probable mais des analyses complémentaires, notamment une quantification de la délocalisation de CENP-E, sont cependant nécessaires afin d'assurer ces conclusions. Enfin, cette hypothèse pourra également être validée directement en testant in vitro l'impact de carba1 sur l'activité de la kinésine CENP-E (Tcherniuk et al. , 2011). A) ADN Centromère CENP-E ADN, Centromère, CENP-E B) ) M 5 2 ( 1 a b r a C 5 9 2 3 2 9 K S G 4 8 7 2 6 A U UA62784 Carba1 (25M) Figure 81. Comparaison des effets de carba1, UA62784 et GSK92325 sur la localisation de CENP-E au cours de la mitose. Les cellules HeLa sont traitées pendant 5 heures avec carba1 à 25M, UA62784 et GSK92325 à 1M. (A) Localisation de CENP-E. Les cellules ont été marquées avec un anti-CENP-E (rouge) et un anti- centromère CREST (vert). L'ADN est marqué au DAPI (bleu). L'absence de CENP-E au niveau des chromosomes alignés est indiquée par une flèche. Échelle : 5m. (B) Structure des molécules UA62784 et carba1. - 150 - Stu2 Discussion et perspectives La surexpression de la protéine associée aux MTs stu2 (orthologue de ch-TOG chez les mammifères) pourrait être la conséquence de la fixation de carba1 sur la tubuline. En effet, des études ont révélé qu'à faible concentration, la fixation de l'éribuline sur le site vinblastine, perturbe la localisation de la tubuline polymérase ch-TOG à l'extrémité ( ) des MTs. Cette délocalisation réduit la vitesse de croissance des MTs et affecte ainsi leur capture au niveau du cortex cellulaire à l'origine de la perturbation de la migration des cellules cancéreuses (Chanez et al. , 2015). De même que l'éribuline, carba1 pourrait empêcher la fixation correcte de stu2 sur les MTs dans les levures, qui en contrepartie, ont tenté de contrecarrer cette altération par la surexpression de stu2. Protéines régulatrices de l'actine Au cours de ce criblage, nous avons également identifié de nombreux gènes en relation avec la régulation du cytosquelette d'actine, notamment Cdc42, la Tropomyosine 2 et différentes sous-unités du complexe Arp2/3. Le cytosquelette dactine et les MTs sont en étroite collaboration dans les cellules. Il est envisageable que carba1 cible un acteur majeur de la dynamique de l'actine, à l'origine de la potentialisation du PTX observée dans les cellules. Une étude récente a en effet montré que des petites molécules ciblant le cytosquelette d'actine via la Tropomyosine étaient capables de sensibiliser les cellules cancéreuses aux agents anti- microtubulaires (Currier et al. , 2017). Des études approfondies quant à l'action possible de carba1 sur le cytosquelette d'actine seraient cependant nécessaires afin de confirmer cette hypothèse. D'une manière générale, il ne faut pas perdre de vue que le criblage génétique de la levure a été réalisé sur un milieu toxique carba1/PTX. Il faut envisager que les gènes identifiés puissent non seulement être en lien avec le traitement au carba1, mais également avec le PTX et/ou la combinaison de ces molécules. 4. Mécanisme impliqué dans la synergie carba1/PTX Par définition, la synergie est obtenue lorsque l'effet combiné de deux molécules est supérieur à la somme de leurs effets pris séparément. C'est dans le but de trouver de nouvelles molécules capables d'agir en synergie avec le PTX que nous avons réalisé un criblage chimique mimant le concept de la létalité synthétique. Ce criblage, réalisé à partir d'une collection de 8000 composés, a permis de mettre en évidence la molécule carba1, dérivé de carbazole. - 151 - Discussion et perspectives Effet synergique entre carba1 et PTX Des analyses menées sur la viabilité des cellules HeLa ont révélé que l'association carba1(12M)/PTX(1nM) a un effet supérieur à la somme des effets de ces molécules pris séparément aux mêmes concentrations, suggérant fortement un effet synergique. Cette conclusion est confirmée par le calcul de l'indice de combinaison, inférieur à 1 dans ces conditions. Cet indice, mis en place par le Professeur Paul Talalay et Ting-Chao Chou (Chou, 2010) permet de décrire de manière quantitative la synergie (CI l'additivité (CI 1) et l'effet antagoniste entre deux molécules (1). Bien que carba1 et le PTX partagent à priori la même cible cellulaire, à savoir la tubuline, ils ont des sites de liaison distincts et des modes d'action différents. Il a en effet été démontré que le PTX se fixe sur le site taxane, stabilise les MTs et favorise leur assemblage, alors que carba1 se lie au niveau du site colchicine et ralentit la polymérisation des MTs in vitro. D'après plusieurs études réalisées in vitro, il semblerait que l'existence d'une synergie entre deux MTAs soit non seulement dépendante des concentrations des molécules mais également de leur site de fixation à la tubuline et de leurs effets seuls sur l'assemblage des MTs (Dabydeen et al. , 2004 ; Gapud, 2004). De manière plus précise, ces études indiquent que les molécules ayant le même effet sur l'assemblage de la tubuline peuvent agir en synergie uniquement dans le cas o les drogues se fixent sur deux sites distincts au niveau de la tubuline. Il semblerait également que les effets causés par la combinaison de deux molécules ayant des effets contraires sur l'assemblage des MTs, comme c'est le cas pour carba1 et le PTX, soient plutôt antagonistes que synergiques. Dans le cas précis de notre étude et compte tenu des analyses menées sur l'association de MTAs, comment se fait-il qu'une drogue qui se fixe sur le site colchicine et qui a une action dépolymérisante puisse exercer une synergie avec une drogue qui stabilise les MTs et qui se fixe sur le site taxane ? Quel est le mécanisme responsable de cette synergie ? S'agit-il d'une réponse, à l'échelle de la cellule, à un effet conjugué de carba1 et du PTX sur la tubuline ? La synergie observée à l'échelle cellulaire peut-elle résulter d'une accentuation des effets du PTX par carba1 ? A ce stade de mes travaux, il n'y a pas encore de réponse claire à ces questions, mais nous disposons d'éléments permettant d'émettre différentes hypothèses. La synergie résulterait d'un effet conjugué de carba1 et du PTX sur la tubuline In vitro, le composé carba1 présente les aspects d'un agent dépolymérisant les MTs. Cependant, il est possible que dans les cellules, à une concentration de 12M, carba1 - 152 - Discussion et perspectives supprime la dynamique des MTs comme l'ensemble des MTAs à faibles doses (Jordan and Wilson, 2004, 1998). Dans ces conditions, nous pouvons envisager que l'association d'un MSA et d'un MDA puisse être à l'origine d'un effet additif ou synergique. Accentuation des effets du PTX par carba1 dans les cellules Nous avons montré que l'action toxique du PTX, dans les cellules en culture, résulte d'un ralentissement des cellules en mitose, provoqué par la formation de fuseaux mitotiques anormaux conduisant à une division anormale des cellules. Une dose cytotoxique du composé carba1 provoque un arrêt en mitose beaucoup plus long que dans le cas du PTX, suivi, dans la majorité des cas par la mort des cellules directement en mitose. La combinaison de carba1 et de PTX cause un ralentissement mitotique beaucoup plus long qu'une exposition aux molécules seules, suivi par une division anormale des cellules, tout comme le PTX à forte dose. Ces observations indiquent une accentuation des effets du PTX par carba1, dans les cellules. Cette potentialisation peut avoir pour origine les effets mutuels des deux molécules pour la tubuline. Il est également envisageable qu'un autre mécanisme, via une ou d'autre(s) cible(s) soit mis en jeu dans ce processus de potentialisation. Accentuation des effets du PTX par carba1 dans les cellules, via la tubuline Une possibilité est que la liaison de carba1 sur le site colchicine de la tubuline, facilite et/ou favorise, par un effet allostérique, la fixation du PTX. Le site de liaison du PTX est situé sur la face interne du MT polymérisé, replié dans une courbure formée par les hélices H6 et H7 près de l'extrémité ( ) du MT et adjacente au brin de feuillet b, S7. La fixation de la colchicine sur la tubuline provoque un changement de conformation caractérisé par le mouvement sur les hétérodimères a et b, de deux brins de feuillets b S8-S9 du domaine intermédiaire, vers l'hélice H8 qui s'accompagne d'une rotation de l'hélice H7 (hélice intervenant dans la fixation du PTX). L'interaction entre les domaines étant très étroite (Bombuwala et al. , 2006 ; Field et al. , 2018), il est donc possible que la fixation de carba1 augmente l'affinité du PTX pour la tubuline. Nous avons testé cette hypothèse in vitro, en étudiant les effets de l'association carba1/PTX sur la cinétique d'assemblage des de la tubuline pure en microtubules. Cependant, ces expériences n'ont pas permis de mettre en évidence une potentialisation des effets polymérisants du PTX par carba1. Il est cependant envisageable que les conditions expérimentales ainsi que les concentrations de drogues utilisées pour ces études n'aient pas été optimales. De plus, cette méthode qui mesure le comportement moyen d'une population de MTs, n'est pas la plus adéquate pour tester cette hypothèse. L'analyse structurale de la conformation du site taxane après liaison de carba1 sur - 153 - Discussion et perspectives le site colchicine devrait apporter des éléments de réponse. Comme précisé plus haut, la cristallisation du composé avec la tubuline est en cours. Alternativement nous pouvons supposer que la fixation de carba1 sur la tubuline favorise l'entrée du PTX dans le MT. Des études récentes (non publiées mais présentées lors d'une cession Poster à l'EMBL à Heidelberg, Allemagne, Mai 2018) menées par l'équipe de Anna Akmanova, ont montré par des expériences de TIRF, que la fixation de la vinblastine à l'extrémité ( ) des MTs, pouvait faciliter la pénétration du PTX fluorescent au niveau de la face interne du MT. En collaboration avec cette équipe, des études similaires sont actuellement en cours afin de déterminer si, tout comme la vinblastine, le composé carba1 est capable de faciliter l'entrée du PTX dans les MTs, pouvant être à l'origine de la synergie observée dans les cellules. Accentuation des effets du PTX par carba1 dans les cellules, via d'autres cibles cellulaires L'effet synergique entre carba1 et le PTX observé dans les cellules peut également faire intervenir d'autres cibles ou voies de signalisation. C'est le cas de la synergie observée entre le docétaxel et la céramide, molécule de signalisation intracellulaire jouant un rôle important dans l'apoptose. Il a été démontré que le docétaxel pouvait, de manière synergique, promouvoir l'effet apoptotique de la céramide ou qu'inversement, la céramide pouvait promouvoir l'effet du docétaxel, contribuant à l'arrêt synergique des cellules en phase G2/M (Feng et al. , 2014). Compte tenu du fait que le PTX peut interagir avec la protéine Bcl-2, facteur apoptotique (Ferlini et al. , 2009 ; Rodi and Makowski, 1999) et/ou que le composé carba1 peut avoir également une autre cible cellulaire, nous pouvons envisager que la synergie carba1/PTX ne résulte pas forcément des effets mutuels des molécules sur la tubuline, mais mette en jeu d'autres cibles. 5. Effet thérapeutique de carba1/PTX sur modèles animaux Les modèles animaux sont couramment utilisés en biologie pour refléter des pathologies humaines et tester l'efficacité de nouvelles molécules pharmacologiques. Bien que l'expérimentation animale soit une étape nécessaire à l'étude thérapeutique d'une nouvelle molécule, les modèles animaux sont loin de représenter la complexité des pathologies chez l'Homme. De plus, ces modèles précliniques ont été profilés de manière à ce que les expérimentateurs puissent conduire les expériences assez rapidement et ne reflètent pas exactement ce qui est observé chez les patients (Komlodi-Pasztor et al. , 2012), - 154 - Discussion et perspectives notamment en terme de division cellulaire. Enfin, le schéma expérimental que nous avons utilisé ne mesure pas la régression tumorale mais un effet sur la croissance des tumeurs, ne représentant donc pas la réalité. Conscients de ces limites, nous avons utilisé un modèle de cancer mammaire murin agressif afin de tester la combinaison carba1/PTX sur la croissance tumorale et sur la dispersion et la croissance des métastases. Les cellules 4T1 sont issues d'un carcinome mammaire hautement tumorigène et invasif qui peut spontanément se métastaser de la tumeur primitive à de multiples sites distants, notamment les ganglions lymphatiques et les poumons. Ces cellules ont été injectées en orthotopique au niveau du coussinet adipeux de la mamelle des souris. La première étude a révélé que la combinaison carba1(20mg/kg)/PTX(0, 75mg/kg) ne causait pas de réduction significative de la taille des tumeurs par rapport aux souris non traitées. Au contraire, les mesures en bioluminescence révélaient une tendance des traitements à augmenter la taille des tumeurs, en particulier en présence de PTX et de la combinaison carba1/PTX. Nous suspectons que ces effets inattendus puissent être dus à de l'inflammation. De nombreuses études attestent que les effets du PTX sur le système immunitaire peuvent conduire à une régression tumorale (Javeed et al. , 2009). Cependant, il a récemment été montré que le PTX à faibles doses favorisait l'inflammation, ce qui faciliterait la migration et l'invasion des cellules tumorales (Li et al. , 2016). Il a également été montré que le PTX serait à l'origine d'une infiltration de macrophages dans les tumeurs de cancers mammaires (Shree et al. , 2011). Ces cellules contrecarrent l'efficacité anti-tumorale des drogues via plusieurs mécanismes tels que l'inhibition des cellules T CD8 ou encore par la sécrétion de signaux protégeant le tissu tumoral (cathepsine) (Coffelt and de Visser, 2015). Afin de vérifier si l'augmentation de la taille des tumeurs primaires en présence de PTX dans notre étude est due à de l'inflammation, nous projetons de vérifier la présence de macrophages sur les coupes de tumeurs primaires grâce au marqueur iba1 (Shree et al. , 2011). L'augmentation du volume des tumeurs primaires à la suite d'un traitement est également détectable, mais moins importante, lorsque la taille des tumeurs a été évaluée par la mesure au pied à coulisse. Cette mesure indique également que l'administration de la combinaison carba1/PTX réduit la taille des tumeurs de manière significative par rapport à la seule administration de PTX ou de carba1. Une augmentation des doses de PTX, de carba1 et de la fréquence d'administration (injection quotidienne weekends inclus), lors de la deuxième étude, n'a révélé aucune diminution de la taille des tumeurs en présence de traitement, en bioluminescence. En revanche, l'analyse des valeurs médianes des volumes des tumeurs, mesurées au pied à - 155 - Discussion et perspectives coulisse, révèlent une réduction significative de la taille des tumeurs à la suite des différents traitements. De plus, bien que non significatives, ces mesures montrent une réduction de la croissance tumorale plus forte après un traitement carba1/PTX qu'une exposition au PTX seul. Les deux expériences que nous avons menées sur modèles animaux ne nous ont pas permis de déterminer clairement l'efficacité relative de la combinaison carba1/PTX. En effet, lors de la première étude, les doses de PTX administrées étaient trop faibles et elles se sont avérées, au contraire, trop fortes lors de la deuxième étude. D'après les études menées sur cellules en culture, la potentialisation du PTX par carba1 est la plus élevée dans le cas o les deux molécules seules n'ont pas un effet toxique trop important dans les cellules. En effet, si l'efficacité toxique du PTX dans les cellules est trop faible ou trop forte, sa potentialisation par carba1 ne peut pas être mise en évidence. Il est possible que nous soyons dans l'un de ces deux cas pour les études que nous avons menées dans les modèles animaux. Il est également envisageable que la population de cellules que nous avons utilisée soit hétérogène, comme le suggère les expériences in vitro qui ont révélé la présence possible, parmi les cellules 4T1rvluc2, d'une sous population de cellules résistances au PTX et à la combinaison carba1/PTX. Nous avons en effet observé une forte réduction (60%) de la viabilité cellulaire à la suite d'un traitement carba1(25M)/PTX(20nM), puis la viabilité des cellules ne diminue quasiment plus et reste à 35%, même à la suite d'un traitement carba1(25M)/PTX(100nM). Ainsi, une sous population résistante continuerait de crotre aux dépens de la population sensible, empêchant la détection de l'effet thérapeutique. L'ensemble de ces résultats nous encourage à poursuivre les études menées sur ce modèle animal et nous envisageons prochainement une expérience similaire, avec une dose de PTX comprise entre 0, 75 et 2mg/kg. Des études de pharmacocinétique et pharmacodynamique sont également à prévoir pour le composé carba1 afin d'améliorer au maximum la posologie de cette molécule seule ou en combinaison avec le PTX. 6. Combinaison et toxicité additive Lors de la deuxième étude menée sur modèles animaux, des signes de souffrances, notamment chez les animaux traités au PTX, ont été observés et nous avons été contraints de stopper l'expérience. L'apparition de ces effets secondaires importants peut être due à la pharmacocinétique complexe du PTX. La pharmacocinétique étudie le devenir des médicaments dans l'organisme et prend on compte un ensemble de paramètres tels que - 156 - Discussion et perspectives l'absorption de la molécule, sa distribution, son métabolisme et son élimination. Elle joue un rôle essentiel dans le choix des modalités d'utilisation des médicaments à savoir la voie d'administration, le rythme des injections, etc. Dans le cas du PTX, la pharmacocinétique n'est pas linéaire, c'est à dire qu'une augmentation de la dose conduit à une augmentation plus rapide du pic de concentration plasmatique (Robert, 2015). Cette non-linéarité est due à l'utilisation du crémophore comme excipient qui emprisonne le PTX dans des micelles et permet d'augmenter sa solubilité. Des études ont montré que lors d'une injection intrapéritonéale (IP), la capture du PTX par le crémophore était à l'origine d'une réduction de l'élimination de la molécule. En effet, la présence de PTX a été détectée, à des taux significatifs, même une semaine après l'administration initiale de la molécule en IP, ce qui conduit à une exposition continue de la cavité péritonéale à des concentrations actives de PTX (Gelderblom et al. , 2002). Dans le cas de notre étude, une administration quotidienne de PTX a pu provoquer une forte accumulation de la molécule au niveau péritonéal pouvant être à l'origine de la toxicité intestinale observée. En plus des effets secondaires que nous avons observé sur les intestins des souris lors de traitements au PTX, nous pouvons également nous attendre à d'autres types d'effets néfastes. Les MTAs sont majoritairement connus pour leur toxicité sur le système nerveux périphérique. Les neuropathies induites par ces agents sont directement liées à leur impact sur les MTs axonaux (Argyriou et al. , 2012). Une étude récente a mis en évidence un nouveau composé ciblant les MTs au niveau du site vinblastine, capable de réduire le volume des tumeurs dans un modèle animal sans induire de neurotoxicité (Wieczorek et al. , 2016). De la même manière que carba1 et contrairement à la majorité des MTAs, cette molécule induit un arrêt de la mitose et déclenche l'apoptose sans affecter le réseau de MTs en interphase. Cette particularité pourrait être à l'origine de la réduction des effets délétères sur le système nerveux. Compte tenu des effets similaires observés entre cette nouvelle molécule et carba1, il serait intéressant de caractériser plus précisément les effets de carba1 seul et en combinaison avec le PTX sur le système nerveux périphérique. Ces expériences étant difficiles à mettre en place sur l'animal, nous envisageons dans un premier temps, de tester l'effet de carba1 et de la combinaison carba1/PTX sur le réseau microtubulaire de neurones en culture et sur leur viabilité. L'un des principaux risques de l'utilisation de molécules en combinaison est l'addition potentielle des effets néfastes de chacune des drogues. L'ensemble des études que nous avons menées, à la fois sur un modèle de xénogreffes sur membrane chorio-allantoïdienne de poulet - 157 - Discussion et perspectives mais également sur un modèle murin, ne montre aucune toxicité détectable de carba1 seul dans le cadre du schéma expérimental utilisé et compte tenu du temps d'application de la molécule. La probabilité que carba1 induise une toxicité additionnelle est donc réduite. 7. Utilisation de carba1 dans des modèles cancéreux LKB1 déficients Initialement, des mutations de Lkb1 ont été identifiées comme étant causales dans le syndrome de Peutz-Jeghers, une maladie rare autosomique dominante héréditaire caractérisée par le développement de polypes hamartomateux gastro-intestinaux bénins et l'apparition précoce d'un cancer. Plus de dix ans plus tard, le gène LKB1 est considéré comme un gène suppresseur de tumeurs essentiel, fréquemment muté dans un large spectre de cancers humains (Momcilovic and Shackelford, 2015). Lkb1 est une master kinase impliquée dans de nombreuses voies de signalisation et régule un large spectre de fonctions cellulaires, notamment la croissance, le métabolisme, l'autophagie et la polarité cellulaire. Les nombreuses fonctions de cette kinase au sein des cellules compliquent la mise en place de traitements. En l'absence de cible claire, une approche en létalité synthétique est nécessaire afin d'identifier les éléments responsables des voies de croissance et de survie afin de dégager les points faibles des tumeurs mutées pour ce gène LKB1, susceptibles d'être exploitées de manière thérapeutique. De plus, une compréhension claire de la dérégulation des voies clés en aval de Lkb1 et de ses substrats sera probablement la clé du développement de traitements efficaces pour le traitement des cancers du mutant LKB1. Le criblage mené sur les cellules déficientes ou non pour le gène LKB1, a ainsi permis de découvrir une sensibilité accrue des cellules déficientes pour le composé carba1. Les études supplémentaires réalisées en culture cellulaire ont confirmé le criblage et montré qu'une dose de carba1 de 40M provoquait une réduction de la viabilité cellulaire de plus de 80% pour les cellules LKB1 déficientes contre 50% pour les cellules LKB1 rescue . Des analyses ont également révélé une sensibilité accrue des cellules LKB1 déficientes pour le PTX. Bien que le composé carba1 seul n'ait montré aucune efficacité thérapeutique dans le modèle de cancer murin agressif (cellules 4T1) que nous avons utilisé, il a révélé une forte activité anti-tumorale dans le modèle de xénogreffes de cellules HeLa LKB1 déficientes, sur membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet. Il est à noter que nous n'avons pas d'information concernant l'activité de Lkb1 dans les cellules 4T1. Dans le modèle de greffe de cellules Hela sur membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet, un traitement par - 158 - Discussion et perspectives carba1 a en effet permis de réduire de 3 fois le poids des tumeurs primaires et de diminuer significativement le nombre de métastases. De manière intéressante, le criblage mené chez S. c. nous a permis de montrer que la surexpression du gène TOS3, équivalent de LKB1 chez les mammifères, permettait la survie des levures sur un milieu toxique carba1/PTX. Lkb1 est un régulateur majeur de la polarité cellulaire et à ce titre régule l'activité de nombreux acteurs du cytosquelette. Une dérégulation de ces acteurs pourrait provoquer l'altération de l'organisation et de la dynamique des MTs, modifiant alors la sensibilité de la cellule aux agents ciblant les MTs. Il se peut également que la sensibilité des cellules LKB1 déficientes pour le PTX et/ou le composé carba1 vienne du fait que ces molécules ciblent une autre protéine que la tubuline, probablement en relation avec les voies de régulations dépendante de la kinase LKB1. L'ensemble de ces résultats laissent supposer une utilisation thérapeutique des MTAs dans les cancers LKB1 déficients - 159 - - 160 - Conclusion - 161 - Conclusion Voilà plus de cinquante ans que les premiers médicaments anticancéreux ont été utilisés dans le traitement des leucémies et des lymphomes. Pouvant être utilisée seule, dans le cas de tumeurs dites chimiocurables , ou en association avec la chirurgie et la radiothérapie, la chimiothérapie est devenue une arme thérapeutique majeure. Les médicaments anticancéreux sont nombreux et leurs mécanismes d'action variés. Une grande majorité d'entre eux, appelés médicaments cytotoxiques , a pour objectif de détruire les cellules tumorales en ciblant les mécanismes de division cellulaire. Ces médicaments sont, par conséquent, toxiques pour d'autres cellules de l'organisme à division rapide. L'une des voies importantes de la recherche consiste à optimiser l'utilisation de molécules déjà existantes. C'est dans cette voie que nous nous sommes engagés. Mes travaux de thèse ont permis de mettre en évidence un effet cytotoxique synergique entre le paclitaxel et une nouvelle molécule, carba1. J'ai pu montrer que cette molécule cible la tubuline en se fixant sur ou à proximité du site colchicine et ralentit la polymérisation des microtubules in vitro. Il reste toutefois de nombreuses questions concernant la ou les cible(s) de carba1 et les mécanismes mis en jeu dans son effet synergique avec le PTX. Les collaborations que nous avons mises en place devraient permettre de lever en partie le voile sur ces mécanismes, dans les prochains mois. L'absence de dépolymérisation complète des microtubules dans les cellules indique que carba1 est moins puissant que les agents connus ciblant les microtubules. Cette particularité pourrait limiter l'apparition d'effets secondaires et serait alors un avantage, notamment dans le cas de combinaisons de molécules. L'analyse de l'effet de carba1 sur la formule sanguine des animaux et sur les neurones devrait permettre de conforter cette hypothèse. Enfin, bien que la synergie soit difficile à reproduire chez l'animal, les résultats des études que j'ai menées sur modèles animaux sont encourageants et nous sommes proches de trouver la posologie adéquate. Carba1 est une molécule nouvelle, avec des applications jusque-là inconnues. C'est pourquoi une déclaration d'invention, en vue d'un dépôt de brevet, a été soumise au CNRS. - 162 - Annexe 1 - 163 - Annexe 1 Carba1 et son utilisation dans des modèles cancéreux LKB1 déficient. Un autre objectif de l'équipe était de mieux comprendre comment la perte de polarité pouvait contribuer à la progression tumorale et d'exploiter certaines altérations moléculaires spécifiques de la progression tumorale comme bases de nouvelles stratégies pharmacologiques. Plus particulièrement, l'objectif était de cibler sélectivement les cellules tumorales déficientes pour le gène suppresseur de tumeur, LKB1. Ainsi, parallèlement au criblage réalisé afin de trouver des agents potentialisant le PTX, un second criblage visant à identifier des composés ciblant sélectivement des cellules déficientes pour le gène suppresseur de tumeur LKB1 a été réalisé. La même collection de composés chimiques a été criblée. Á l'issue de ce deuxième criblage, il s'est avéré que le composé carba1 faisait aussi partie des touches, c'est à dire qu'il montre une toxicité sélective pour les cellules déficientes en LKB1. 1. Le gène suppresseur de tumeur LKB1 Le gène suppresseur de tumeur LKB1 (aussi appelé STK11) code pour une sérine/thréonine kinase. Des mutations germinales de ce gène sont responsables de la grande majorité des cas du syndrome de Peutz-Jeghers, une pathologie héréditaire avec un mode de transmission autosomique dominant. Celle-ci se caractérise par la présence de polypes hamartomateux, essentiellement intestinaux, et par une incidence élevée de tumeurs malignes, notamment digestives et mammaires (Forcet et al. , 2005). Lkb1 est impliqué dans de nombreuses voies de signalisation et régule un large spectre de fonctions cellulaires, notamment la croissance, le métabolisme, l'autophagie et la polarité cellulaire (Momcilovic and Shackelford, 2015). Ces multiples rôles de Lkb1 ont des implications cliniques importantes. Ainsi, des études réalisées sur des modèles murins ont montré que l'inactivation de ce gène promeut l'apparition de tumeurs ainsi que leur dispersion métastatique (Ji et al. , 2007). De plus, des mutations somatiques de Lkb1 sont fréquemment retrouvées dans les adénocarcinomes pulmonaires et les tumeurs utérines humaines. La fréquence de ces mutations/délétions est élevée et représente 20 à 25%. Au vu de la prévalence élevée des mutations de LKB1 dans ces cancers, notre équipe a recherché de nouvelles molécules ciblant spécifiquement les cellules cancéreuses LKB1 déficientes afin de proposer de nouvelles options thérapeutiques. - 164 - Annexe 1 2. Sélection de composés ciblant spécifiquement les cellules LKB1 déficientes Afin de cibler spécifiquement les cellules LKB1 déficientes, l'équipe a procédé à un criblage similaire, dans son principe, à celui décrit précédemment dans la partie résultats. Ainsi, la même chimiothèque de molécules a été employée lors de ce criblage. L'unique différence étant les lignées employées qui étaient soit des MEF KO LKB1 (fibroblastes embryonnaires de souris) soit les mêmes cellules dans lesquelles LKB1 a été réintroduit (MEF LKB1 Rescue). A la suite d'un test de viabilité, seuls les composés capables de diminuer la viabilité des cellules LKB1 déficientes de manière plus importante que celle des cellules possédant LKB1, ont été sélectionnés. Parmi les composés identifiés se trouvait le composé carba1. Lkb1 est un régulateur majeur de la polarité cellulaire et à ce titre régule l'activité de nombreux régulateurs du cytosquelette (protéine-kinase MARK, SAD, etc. ) (Momcilovic and Shackelford, 2015 ; Yoo et al. , 2002). Une dérégulation de ces acteurs résultant de la perte de LKB1, pourrait provoquer l'altération de l'organisation et de la dynamique des MTs, modifiant alors la sensibilité de la cellule aux agents ciblant les MTs. 3. Les cellules cancéreuses LKB1 déficientes sont plus sensibles à carba1 La présence ou labsence de Lkb1 dans les MEF a dans un premier temps été vérifiée par western blot (Fig. 82A). Comme lors du précédent criblage, les molécules de la banque ont été utilisées à deux concentrations différentes. Afin de vérifier la sensibilité des cellules cancéreuses LKB1 déficientes au composé carba1, les cellules ont ensuite été exposées à un plus large spectre de concentrations. A) 55 kDa 35 kDa MEF LKB1 rescue KO LKB1 LKB1 GAPDH B) 120 ) % ( é t i l i b a i V 100 80 60 40 20 0 0 LKB1 KO LKB1 Rescue 10 20 30 40 50 Concentration de carba1 (M) Figure 82. Sensibilité des MEF LKB1 déficientes au composé carba1. A) Analyse par Western blot de l'expression de LKB1 dans les MEF LKB1 déficientes (notées LKB1 KO) et les MEF KO o LKB1 a été réintroduit (notées LKB1 rescue). B) Mesure de la viabilité (par prestoblue) des MEF LKB1 KO et rescue à la suite d'une exposition de 72 heures à des concentrations croissantes de carba1. Barres SEM, n 3. - 165 - Annexe 1 La concentration de carba1 nécessaire pour inhiber la croissance des cellules LKB1 déficientes est de 27M contre 40M pour les cellules o LKB1 a été réintroduit, soit 1, 5 fois plus faible. Les cellules cancéreuses LKB1 déficientes sont donc plus sensibles au composé carba1 (Fig. 82B). 4. Analyse de l'efficacité thérapeutique de carba1 sur un modèle de xénogreffes de cellules LKB1 déficientes sur membrane chorio-allantoïdienne de poulet Afin de confirmer les effets anticancéreux de carba1 in vivo observés in vitro dans des cultures de cellules LKB1 déficientes, un modèle de xénogreffes sur membrane chorio- allantoïdienne de l'embryon de poulet a été utilisé. De telles expériences in ovo sont acceptées comme alternatives potentielles aux modèles de mammifères pour l'évaluation in vivo de la toxicité des médicaments et de la pharmacocinétique. Ce modèle permet également d'évaluer l'invasion métastatique de la tumeur en raison de la vascularisation intense de l'œuf. Comme nous l'avons présenté dans la partie 5. 1. 2 (p133), carba1 est peu toxique sur l'embryon de poulet. Ainsi, carba1 à 50M n'augmente pas significativement la mortalité des embryons de poulet. La figure 83A rappelle les différentes étapes de l'expérience. Cette expérience a montré que carba1 inhibe de manière efficace la croissance tumorale et réduit de manière significative la dissémination des cellules tumorales, ce qui suggère des effets anti- métastatiques potentiels (Fig. 83B). - 166 - Annexe 1 A) HeLa LKB1 déficientes Traitements J0 J1 J3 J5 J7 J9 J10 Dépôt des cellules Administration du traitement B) C) Analyse de la croissance tumorale et de l'invasion métastatique ) g m ( s r u e m u t s e d s d i o P Nombre de nodules DMSO Carba1 50M Nombre d'individu * Entre 0 et 4 Entre 5 et 10 0 16 15 0 * Figure 83. Effets anti-tumoral de carba1 sur un modèle d'embryon de poulet. (A) Schéma expérimental du modèle de xénogreffes sur membrane chorio-allantoïdienne de l'embryon de poulet (CAM), utilisé afin de mesurer l'activité anti-tumorale de carba1 sur des cellules HeLa LKB1 déficientes (B) A la suite d'un traitement avec le véhicule (DMSO) ou avec carba1 à 50M, les tumeurs ont été excisées et pesées. Le graphique représente les effets des différents traitements sur le poids des tumeurs. (C) Le nombre de nodules a été quantifié pour chaque embryon de poulet traités ou non avec carba1. * P 0, 0001, test de Turkey par rapport aux conditions contrôles. 5. Effets de carba1/PTX sur les cellules LKB1 déficientes Les résultats obtenus précédemment ont clairement montré une efficacité anti- tumorale de carba1 sur les cellules LKB1 déficientes. Lors du criblage que nous avons réalisé chez la levure (voir la partie résultats), nous avons remarqué que la surexpression du gène TOS3 permet la survie des levures sur un milieu toxique carba1/PTX. Ces résultats nous ont conduit à nous intéresser à la sensibilité des cellules LKB1 déficientes pour la combinaison carba1/PTX. Tout comme le composé carba1, l'effet cytotoxique du PTX est accru dans les cellules LKB1 déficientes (Fig. 84A). La combinaison carba1/PTX est un peu plus toxique que le PTX, que les cellules soient ou non déficientes pour le gène LKB1 (Fig. 84B). - 167 - A) B) ) % ( é t i l i b a i V Mef LKB1 KO MEF LKB1 Rescue 120 100 80 60 40 20 0 ) % ( é t i l i b a i V Annexe 1 LKB1 rescue - PTX LKB1 rescue - PTX carba1 (8M) LKB1 KO - PTX LKB1 KO - PTX carba1 (8M) 120 100 80 60 40 20 0 0 200 400 600 0 100 200 300 400 500 600 Concentration de PTX (nM) Concentration de PTX (nM) Figure 84. Sensibilité des MEF LKB1 déficientes pour la combinaison carba1/PTX Mesure de la viabilité (par prestoblue) des MEF LKB1 KO et rescue à la suite d'une exposition de 72 heures à des concentrations croissantes de PTX (A) ou à des combinaisons de carba1/PTX. Barres SEM, n 3. L'ensemble de ces résultats indiquent que carba1 seul pourrait être utilisé dans le traitement de cancer déficient pour le gène LKB1 et que ce traitement pourrait gagner en efficacité s'il est associé à une faible dose de PTX. - 168 - Annexe 2 - 169 - Annexe 2 Dans cette annexe sont présentés des résultats supplémentaires cités dans le manuscrit. A) Début du traitement Injection i. p. 3 fois / semaine (sauf le weekend) : Véhicule, Carba1 (1, 5, 20 mg/kg) Suivi de la croissance tumorale Mesure au pied à coulisse (3 fois par semaine) J21 Exérèse de la tumeur primaire Sans traitement Véhicule carba1 Carba1 (1mg/kg) Carba1 (5mg/kg) Carba1 (20mg/kg) J0 Implantation de cellules 4T1rvluc2 B) ) 3 m m ( l a r o m u t e m u l o V 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Figure 85. Effets de carba1 seul sur la croissance tumorale des allogreffes 4T1rvluc2. Jours après implantation (A) Schéma expérimental utilisé pour tester l'efficacité anti-tumorale de carba1, sur un modèle d'allogreffe de cellules 4T1rvluc2 chez la souris. (B) Mesure du volume de la tumeur au pied à coulisse, en fonction du temps, de souris traitées avec des concentrations croissantes de carba1. Le composé ne cause aucune réduction de la taille des tumeurs, même à forte concentration. Barres SEM, n 4 souris par groupe. ) g m ( s d i o P 30, 00 25, 00 20, 00 15, 00 10, 00 5, 00 0, 00 moyenne Ctrl moyenne carba1 moyenne PTX moyenne carba1/PTX éxérèse tumeur primaire 0 5 10 15 20 25 30 Jours après implantation Figure 86. Évolution du poids des souris au cours de la première étude de l'effet anti-tumoral de la combinaison carba1/PTX sur modèle murin. Ctrl (5% éthanol, 5% cremophor, 90% NaCl) ; Carba1 (20mg/kg) ; PTX (0, 75mg/kg). Barres SEM, n 10 souris par groupe. - 170 - Annexe 2 Control Carba1 (20mg/kg) PTX (0, 75mg/kg) Carba1/PTX J7 J14 J21 Radiance (p/sec/cm2/sr) Echelle des couleurs Min 9, 00e6 Max 9, 00e8 Figure 87. Analyse en bioluminescence de la croissance tumorale (première étude sur modèle murin). Évaluation au cours du temps, de la croissance des tumeurs primaires par imagerie en bioluminescence des souris traitées ou non par carba1, PTX ou la combinaison de ces molécules, aux doses indiquées. Les images sont représentatives de chaque groupe. A) 7 6 5 4 3 2 1 0 B) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Ctrl Carba1 (20mg/kg) PTX (0, 75mg/kg) Carba1/PTX Ctrl Carba1 (20mg/kg) PTX (0, 75mg/kg) Carba1/PTX Figure 88. Analyse de l'envahissement ganglionnaire des souris après 28 jours de traitement. A J28, les souris sont euthanasiées. Les ganglions axillaires et brachiaux sont prélevés et la présence de cellules cancéreuses 4T1 est évaluée en imagerie de bioluminescence. (A) Nombre de souris présentant des ganglions envahis. (B) Nombre de ganglions envahis par groupe de souris. - 171 - Annexe 2 30, 00 25, 00 ) g ( s d i o P 20, 00 15, 00 10, 00 5, 00 0, 00 0 moyenne Ctrl moyenne carba1 (30mg/kg) moyenne PTX (2mg/kg) moyenne PTX (8mg/kg) moyenne PTX (2mg/kg) carba1 (30mg/kg) 5 10 15 20 Jours après implantation Figure 89. Évolution du poids des souris (seconde étude de l'effet anti-tumoral de la combinaison carba1/PTX sur modèle murin). Carba1 (30mg/kg) CTRL B) ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 jours après implantation PTX (2mg/kg) 0 5 10 15 20 jours après implantation Carba1 (30mg/kg) PTX (2mg/kg) jours après implantation PTX (8mg/kg) D) ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 jours après implantation A) ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t 300 250 200 150 100 50 0 C) ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t E) ) 3 m m ( s r u e m u t s e d e l l i a t 300 250 200 150 100 50 0 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 jours après implantation Figure 90. Évolution de la croissance des tumeurs primaires pour chaque souris de chaque groupe (seconde étude de l'effet anti-tumoral de la combinaison carba1/PTX sur modèle murin). La taille des tumeurs a été mesurée tous les 2 jours au pied à coulisse, chez les souris contrôles (A) et celles traitées avec carba1 (30mg/kg) (B), PTX (2mg/kg) (C), PTX (8mg/kg) (D), carba1 (30mg/kg) PTX (2mg/kg) (E). Chaque courbe représente la croissance de la tumeur primaire pour une souris. - 172 - Références bibliographiques - 173 - Références bibliographiques Aillaud, C. , Bosc, C. , Peris, L. , Bosson, A. , Heemeryck, P. , Dijk, J. Van, Friec, J. Le, Boulan, B. , Vossier, F. , Sanman, L. E. , Syed, S. , Amara, N. , Couté, Y. , Lafanechère, L. , Denarier, E. , Delphin, C. , Pelletier, L. , Humbert, S. , Bogyo, M. , Andrieux, A. , 2017. Vasohibins/SVBP are regulate neuron differentiation. Science. tubulin carboxypeptidases (TCPs) that Aillaud, C. , Bosc, C. , Saoudi, Y. , Denarier, E. , Peris, L. , Sago, L. , Taulet, N. , Cieren, A. , Tort, O. , Magiera, M. M. , Janke, C. , Redeker, V. , Andrieux, A. , Moutin, M. -J. , 2016. 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J. , Moritz, R. L. , Davis, T. N. , 2015. The molecular architecture of the Dam1 kinetochore complex is defined by cross-linking based structural modelling. Nat Commun. Zhou, B. B. S. , Bartek, J. , 2004. Targeting the checkpoint kinases : Chemosensitization versus chemoprotection. Nat. Rev. Cancer. - 187 - RESUME Les agents pharmacologiques ciblant la dynamique des microtubules (MTs) sont très utilisés en chimiothérapie des cancers agressifs. Le paclitaxel (PTX) est utilisé depuis des décennies et donne de bons résultats pour le traitement des tumeurs solides. Plusieurs inconvénients, notamment ses effets secondaires et la résistance de certains cancers limitent cependant l'efficacité de ce médicament. Dans le but d'identifier de nouveaux composés pharmacologiques qui sensibilisent les cellules au PTX, nous avons recherché, parmi une collection de 8000 molécules, celles capables de sensibiliser des cellules cancéreuses à une dose non toxique de PTX. Nous avons ainsi sélectionné un composé de la famille des carbazoles : Carba1. Dans les cellules, l'association carba1/PTX a un effet cytotoxique supérieur à la somme des effets de carba1 et de PTX, quand ces molécules sont appliquées séparément, indiquant un effet synergique. De plus, des analyses approfondies de différents phénotypes ont permis de montrer que l'administration de carba1 avait pour conséquence d'amplifier des effets du PTX. À fortes doses, carba1 entraine un blocage des cellules en prométaphase mais n'altère pas le réseau microtubulaire, ni en interphase ni en mitose. En revanche, in vitro, carba1 cible la tubuline en se fixant sur le site colchicine, provoquant un retard et une diminution de la polymérisation des MTs. En plus de la tubuline, des études génétiques réalisées sur la levure suggèrent que carba1 a d'autres cibles dont CENP-E, kinésine essentielle à l'alignement des chromosomes au cours de la mitose. Des études menées sur un modèle de cancer mammaire murin agressif (allogreffes) ont révélé que carba1 seul et carba1/PTX ne présentaient aucune toxicité. De plus, les effets anti-tumoraux et anti- métastatiques de la combinaison carba1/PTX sur ces modèles se sont montrés encourageants, bien que des mises au point, notamment sur la posologie sont encore à prévoir. Carba1 est une molécule nouvelle, avec des applications jusque-là inconnues. C'est pourquoi une déclaration d'invention, en vue d'un dépôt de brevet, a été soumise au CNRS. MOTS CLES : cancer, microtubules, thérapie anticancéreuse, agents ciblant les microtubules, synergie SUMMARY Microtubules (MTs) targeting agents are a powerful weapon in the war against aggressive cancers. Paclitaxel (PTX) has been used successfully for the treatment of solid tumors for decades. Several features, including side-effects and resistance of some cancers make this drug not always effective. With the aim to identify new chemical compounds that sensitize cells to paclitaxel we screened a library of 8, 000 compounds, to select those not toxic for cell cultures when applied alone, that become toxic when applied in combination with a non-toxic dose of paclitaxel. This lead to the selection of a carbazole derivative : carba1. In cells, the carba1/PTX combination has a greater cytotoxic effect than the addition of the effects of each drug assayed separately, indicating a synergistic effect. In addition, in-depth phenotypic analyzes indicate that the administration of carba1 amplify the effects of PTX. High doses of carba1 induce a cell blockade in prometaphase, but do not alter the MT network in interphase or mitosis. In contrast, in vitro, carba1 targets the tubulin colchicine binding site, causing a delay and a decrease in MT polymerization. Genetic studies conducted on yeast indicated other potential additional targets including CENP-E, an essential kinesin for chromosome alignment during mitosis. Studies conducted on a preclinical mouse model of aggressive breast cancer (orthotopic grafts) revealed that carba1 alone and carba1/PTX showed no toxicity. In addition, the anti-tumor and anti- metastatic effects of the carba1/PTX combination on these models have been encouraging, but an optimization of the posology is still needed. Carba1 is a new molecule, with previously unknown applications. This is why a declaration of invention, with a view to filing a patent, has been submitted to the CNRS. KEY WORDS : cancer, microtubules, therapy, microtubule targeting agents, synergy | HAL | Scientific |
- sueurs abondantes, démangeaisons et éruptions cutanées | EMEA_V3 | Medicinal |
L' interleukine-1 (IL-1) est une cytokine pro-inflammatoire majeure intervenant dans la médiation de nombreuses réponses cellulaires, notamment celles jouant un rôle important dans l' inflammation synoviale. | EMEA_V3 | Medicinal |
Treatment of glioma | EMEA_V3 | Medicinal |
Le prescripteur devra garder en mémoire le fait que chez l' enfant de moins de 2 ans, la majorité des cas de rhinites est d' origine infectieuse (voir rubrique 4. 4) et qu' il n' y a pas de données validant l' efficacité d' Aerius en traitement de la rhinite infectieuse. | EMEA_V3 | Medicinal |
Pour une recherche en nutrition humaine | WMT16 | Scientific |
Facteurs de risque de tuberculose chez l'enfant | WMT16 | Scientific |
Ces points seront considérés comme faisant partie de la révision en cours du système d'autorisation européenne de mise sur le marché par la Commission européenne. | EMEA_V3 | Medicinal |
- les procédures de réaction et le rôle du centre d'intervention urgente | ECDC_TM | Medical |
Indicateurs de qualité du dossier du patient généralisés en MCO Synthèse Résultats 2010 et évolution sur 3 ans Décembre 2011 Qualité du dossier Évolution des résultats 2008 / 2010 Variabilité des résultats 2010 Indicateurs visant l'amélioration de la coordination des soins Cet indicateur évalue le partage d'informations entre les Cet indicateur évalue la coordination d'aval entre les professionnels de santé assurant la prise en charge et le médecins hospitaliers et le médecin traitant. suivi du patient. Indicateurs visant l'amélioration de la prise en charge des patients Cet indicateur mesure l'évaluation de la douleur du patient. Cet indicateur évalue si le poids du patient est suivi pendant son séjour. Cet indicateur mesure si le risque d'escarre du patient adulte hospitalisé est évalué. Les résultats en bref Amélioration générale des résultats des indicateurs qualité en 3 ans En 2010, environ 1 200 établissements ayant une activité MCO ont réalisé le recueil des indicateurs de qualité du dossier patient, et 136 132 dossiers ont été évalués. Au niveau national, la comparaison dans le temps démontre que les résultats des indicateurs1 du dossier patient se sont tous améliorés sur 3 ans. Cette évolution positive traduit l'impact des actions d'amélioration mises en place par les professionnels de santé depuis 3 ans. Variabilité inter-établissements et interrégionale La variabilité des résultats inter-établissements et interrégionale2 témoigne de la persistance d'une hétérogénéité des pratiques. Les résultats varient également en fonction des indicateurs. Ainsi, pour 80 % des patients, leur poids est suivi dans les 2/3 des établissements de santé, alors que leur médecin traitant ne recevra le courrier de fin d'hospitalisation dans la semaine suivant leur sortie que dans 13 % des établissements. Impact de l'informatisation sur la qualité de la prise en charge En 2010, encore un dossier sur trois est totalement papier : l'informatisation du dossier médical, au niveau national, est très faible (4 % de dossiers totalement informatisés), et ne progresse que très lentement ( 1 % en 1 an). Néanmoins, c'est un facteur qui améliore la qualité des prescriptions médicamenteuses : en 2010, les prescriptions médicamenteuses sont deux fois mieux rédigées quand elles sont informatisées (85 %) que sous format papier (41 %). Persistance de différences populationnelles Même si les résultats s'améliorent, des différences populationnelles persistent. Ainsi, la mesure de la douleur est souvent moins bien évaluée avec une échelle chez les personnes âgées ( 75 ans), constat également observé concernant la mesure du poids. Évaluation du risque d'escarre L'évaluation du risque d'escarre, proposée comme indicateur optionnel 3, a été réalisée pour la première fois, en 2010, dans le secteur MCO. 65 % des établissements (ES) ont choisi de recueillir cet indicateur (784 ES). Les résultats nationaux montrent que 2 patients sur 10 ont une évaluation du risque d'escarre à leur admission. 1. Continuité des soins (tenue du dossier patient) ; Coordination hôpital-ville (délai d'envoi du courrier de fin d'hospitalisation) ; Mesure du poids ; Évaluation de la dou- leur avec une échelle. 2. Il est à noter que certaines régions présentent de meilleurs résultats d'indicateurs, qu'il s'agisse de la moyenne régionale, ou de la proportion d'établissements ayant atteint l'objectif de performance de 80 %. Exemple : l'Alsace présente la meilleure moyenne régionale pour la mesure du poids à l'admission (85 %), et la proportion la plus importante d'établissements (87 %) ayant atteint ou dépassé l'objectif de performance de 80 %. 3. Indicateur laissé au choix de l'ES et non diffusé publiquement. Les indicateurs de qualité HAS Les résultats des indicateurs de qualité généralisés de la HAS constituent un observatoire de la qualité dans les établissements de santé, comme le montrent les résultats présentés dans ce document. Ces indicateurs sont des outils utiles pour suivre les démarches d'amélioration continues engagées par les professionnels de santé. La comparai- son des établissements objective une hétérogénéité des pratiques, et favorise les échanges entre les professionnels, afin de mieux apprécier les domaines o des progrès sont possibles. Des indicateurs de qualité sont également généralisés dans les autres secteurs d'hospitalisation : Établissements ayant une activité en soins de suite et réadaptation : Établissements ayant une activité en santé mentale : Structures d'hospitalisation à domicile : Les indicateurs de qualité en France Comme les autres pays industrialisés, la France développe une approche globale d'amélioration de la qualité et de la sécurité des soins qui s'appuie notamment sur le suivi d'indicateurs de qualité. Certains de ces indicateurs permettent des comparaisons et sont utilisés à des fins : de management interne des organisations de soin ; d'évaluation externe de la qualité. En France, ils permettent ainsi une meilleure objectivation des constats dans le cadre de la certification des établissements de santé et de construire une carte d'identité qualité des établissements de santé ; de diffusion publique d'informations sur la qualité des prestations Chaque établissement participant au recueil des indicateurs de qualité généralisés de la HAS a reçu une information personnalisée, comparative et sécurisée qui lui permet d'apprécier les domaines o des progrès sont possibles et de se positionner par rapport aux politiques-qualité conduites ou à engager. Afin de permettre le développement de cette dynamique d'amélioration interne : les établissements de santé ont la possibilité via la plateforme de recueil de la HAS de réaliser des analyses par pôles et/ou services ; des indicateurs optionnels validés sont mis à disposition des établissements par la HAS. Pourquoi ce document ? Ce document de synthèse présente les principaux résultats issus des recueils d'indicateurs généralisés par la HAS depuis 2008, et portant sur la qualité du dossier patient, l'envoi du courrier de fin d'hospitalisation et, l'évaluation de la douleur et des troubles nutritionnels et du risque d'escarre. Ces indicateurs donnent une image du niveau de qualité de chacun des établissements concernés. Ils sont aussi, au niveau national et sous forme agrégée, un observatoire de la qualité des soins dans les établissements de santé. Pour en savoir plus La version longue du rapport dont sont issus ses constats Analyse descriptive des résultats agrégés 2010 se trouve sur le site internet de la HAS au lien suivant : La comparaison nominative des établissements de santé est disponible sur le site de la HAS à l'adresse suivante : Les résultats individuels des établissements sont disponibles sur : Pour nous contacter Pour toutes questions relatives aux indicateurs, le service IPAQSS (Indicateurs Pour l'Amélioration de la Qualité et de la Sécurité des Soins) vous répondra par mail : ipaqss@has-sante. fr Infographies : Pascal Marseaud 2 avenue du Stade de France 93218 Saint-Denis-La Plaine CEDEX Tél. : 33(0)1 55 93 70 00 - Fax : 33(0)1 55 93 74 00 | HAS | Scientific |
Elimination Environ 71% de la dose de rotigotine est excrétée par voie urinaire et une plus faible proportion, environ 23%, est excrétée par voie fécale. | EMEA_V3 | Medicinal |
Anémie hémolytique auto-immune et maladie de Hodgkin | WMT16 | Scientific |
Suomi/ Finland Abbott OY Pihatrm 1B/ Grdsbrinken 1B FIN-02240 Espoo/ Esbo Puh/ Tel : 358 (0) 9 7518 4120 | EMEA_V3 | Medicinal |
Un cas de maladie de Waldenstrm. Etude des troubles des compositions des immunoglobulines | WMT16 | Scientific |
Mots clés : Anémie -Traitement pré-coce -Chimiothérapie -Stratégie Early treatment of anemia in patients undergoing chemotherapy, with erythropoietin : what is to be expected from a simplified regimen About the experience at the Institut Paoli Calmettes-Marseille Abstract : Fatigue and anemia are the symptoms most frequently reported by patients undergoing chemotherapy The efficacy of curative treatments is often delayed and insufficient and the treatment cost is not insignificant Our strategy was to propose an early treatment of anemia for any patient undergoing chemotherapy and using reduced doses with a simplified regimen Patients and methods : Any patient over 18 years of age treated for a solid tumor or lymphoma with an hemoglobin equal to or less than 12 g/dL received a treatment with erythropoietin (EPO) Treatment was rH-EPO 20, 000 IU SC once a week Patients over 70 years of age received arbitrarily darbepoietin 150 U SC once every 15 days The assessment focused on the number of patients treated, transfused and the overall cost of EPO prescriptions Results : The study duration was 12 months from October 2002 to October 2003 The number of patients treated each month was 363 , i. e three times more than in 2001 The number of patients transfused decreased significantly and was 13%, which represents a 30% reduction in transfusions over the first 6 months of the year 2003 The overall cost of EPO prescriptions remained stable despite the increase in the number of patients treated Conclusion : The early treatment of anemia with reduced dosages and simplified regimens, and patients treated with chemotherapy, makes it possible to treat Introduction La fatigue est le symptôme le plus fréquemment rapporté chez plus de 60 à 70 % des patients en cours de traitement anticancéreux Ses mécanismes sont divers, mais l'anémie en est la cause principale La fatigue est en effet multifactorielle : liée au cancer, à la chimiothérapie, aux troubles nutritionnels, placeholder formula Traitement précoce de l'anémie, en cours de chimiothérapie, par érythropoïétine : qu'attendre d'un schéma simplifié ? À propos de l'expérience de l'Institut Paoli Calmettes-Marseille à la fonte musculaire, aux carences vitaminiques ou protidiques, au syndrome anxio-dépressif souvent présent en cours de traitement L'anémie est un paramètre majeur dans la fatigue, mais souvent peu pris en compte avant la prescription de transfusion Sa fréquence et le délai de survenue sont variables en fonction du type de traitement, du type de chimiothérapie, du nombre de cycles reçus, du stade de la maladie La prise en charge de l'anémie est donc une des composantes majeures des soins associés à la chimiothérapie, d'autant plus qu'elle modifie la qualité de vie, la tolérance des traitements, les fonctions supérieures Plusieurs études, dont l'étude ECAS réalisée en Europe sur plus de 15 000 patients , ont en effet montré que le taux moyen d'hémoglobine à partir duquel était débuté un traitement était de 9, 7 g/dL alors que les transfusions étaient mises en place pour des valeurs médianes de 8, 1 g/dL d'hémoglobine Les mêmes résul-tats ont été retrouvés dans une étude récente menée auprès de 2 000 oncologues américains Les facteurs de croissance hémato-poïétiques, en particulier l'érythro-poïétine, permettent, en théorie, de corriger cette anémie Cependant toutes les études ont montré que le délai médian pour obtenir une réponse, c'est-à-dire une variation du taux d'hémoglobine de 2 g/dL, était de 4 à 12 semaines et que cette réponse était obtenue dans 40 à 60 % des cas en fonction des études La prise en charge de la fatigue et de l'anémie est une de nos pré-occupations depuis plusieurs mois, c'est pourquoi nous avons pensé mettre au point une prise en charge différente, à savoir un traitement précoce, pour tous les patients en cours de chimiothérapie, en préco-nisant des schémas simplifiés et des posologies réduites Les objectifs de ce traitement précoce sont de prévenir cette chute inéluctable du taux d'hémoglobine, l'anémie et donc ses conséquences La corréla-tion entre taux de réponse et taux initial d'hémoglobine nous a incité à proposer un schéma simplifié à posologie réduite, débuté dès que l'hémoglobine est inférieure ou égale à 12 g/dL Nous discutons ici les résultats de l'expérience de l'Institut Paoli Calmettes à Marseille o a été mise en place cette stratégie depuis un an, en termes de faisabilité, d'efficacité et de coût Patients et méthode Tous les patients traités depuis octobre 2002 à l'Institut Paoli Calmettes pour une tumeur solide ou une maladie hématologique étaient concernés par le traitement pré-coce Tous les patients étaient en cours de chimiothérapie, orale ou intraveineuse Les critères d'inclusion dans cette stratégie de traitement pré-coce étaient l'existence d'une ané-mie définie par un taux d'hémoglo-bine inférieur ou égal à 12 g/dL avec absence de contre-indication à l'érythropoïétine Les patients recevaient un traitement par érythro-poïétine ou à la posologie unique de 20 000 Unités Internationales par voie sous cutanée une fois par semaine Les patients âgés de plus de 70 ans recevaient de la darbepoïétine à la posologie unique de 150 g en sous cutanée une fois tous les 15 jours Cette variation en fonction de l'âge a été choisie de façon arbitraire, l'objectif étant de maintenir comme les recommandations internationales le suggèrent une hémoglobine supérieure à 12 g/dL chez le patient âgé de plus de 70 ans Les indications des transfusions étaient l'anémie symptomatique ou une hémoglobine inférieure à 8 g/dL Tous les patients anémiques adultes porteurs d'une tumeur solide étaient concernés par cette étude, quelle que soit leur chimiothérapie, y compris la chimiothéra-pie haute dose avec support de cellules souches hématopoïétiques Les types de chimiothérapie et leurs indications n'ont pas été détaillées, mais aucune modification majeure n'est survenue entre octobre 2002 et octobre 2003 Les paramètres étudiés sont le nombre de patients traités par mois, le nombre de patients transfusés, le coût mensuel des prescriptions par érythropoïétine pour l'ensemble des patients traités Tous ces paramètres ont été étudiés de façon comparative avant la mise en place de cette stratégie et dans les 12 mois qui ont suivi la mise en place du traitement pré-coce Tous les traitements, quelle que soit l'érythropoïétine, ont été analysés ensemble Les résultats n'ont pas été analysés en fonction du type d'érythropoïétine administré Cependant, il faut noter que la darbepoïétine a été prescrite au sujet âgé de plus de 70 ans, chez lequel le type de chimiothérapie est le plus souvent adapté, avec des posologies réduites ou des schémas moins intensifs et moins anémiants Les valeurs du taux d'hémoglo-bine à partir desquelles le traitement a été initié n'ont pas été collectées de façon systématique ; cependant dans la plupart des cas le traitement a été initié pour des valeurs d'hémoglobine de 12 g/dL Très peu de patients étaient ané-miques au diagnostic et à la mise en route du traitement L'impact de cette stratégie sur la qualité de vie et sur le vécu des patients n'a pas été évalué L'objectif secondaire était d'évaluer une stratégie innovante, à savoir un traitement plus précoce à dose réduite, plus que de connatre le détail de l'efficacité du traitement de façon précise Le nombre de patients traités par mois a été analysé et comparé au nombre de patients traités avant la mise en place du traitement pré-coce Le nombre de patients transfusés a été déterminé chaque mois Le coût global des prescriptions d'érythropoïétine ne tient compte que du coût du médicament sans intégrer les coûts indirects, à savoir le coût des actes infirmiers ou des transfusions Modalités du traitement précoce Le taux d'hémoglobine à partir duquel le traitement a été débuté est égal ou inférieur à 12 g/dL Le O N C O L O G I E traitement est administré avec un objectif de simplification des schémas d'administration, c'est-à-dire une seule administration par semaine avec des posologies réduites correspondant à deux tiers des doses classiques Les objectifs sont de prévenir l'anémie, augmenter le nombre de patients pris en charge sans augmenter le coût global des prescriptions par éry-thropoïétine pour la société En cas d'inefficacité, c'est-à-dire : soit l'absence d'augmentation de 1 g/dL de l'hémoglobine ou soit une diminution de celle-ci à la 6 e semaine, un doublement de dose était prévu Les patients recevaient alors 2 20 000 UI d'époiétine ou par semaine En cas de transfusion de plus de 4 unités sanguines entre la 4 e et la 12 e semaine après le début de l'érythropoïétine, le traitement était jugé inefficace et interrompu Résultats Nombre de patients traités Le nombre médian est de 363 (317 à 415) patients traités par mois ( Nombre de patients transfusés Avant la mise en place du traitement précoce, 43 % des patients traités par EPO étaient transfusés Pendant les 6 premiers mois de l'année 2003, le nombre de patients transfusés observé n'était que de 13 %, ce qui représente une réduc-tion de 30 % par rapport à notre stratégie antérieure, c'est-à-dire aux 6 premiers mois de l'année 2002 Cette analyse n'a pas tenu compte des taux de transfusions en 2001 Elle prend en compte toute transfusion quel que soit le délai par rapport au début du traitement par EPO Nombre de patients ayant nécessité une augmentation de posologie d'érythropoïétine Les patients définis comme non répondeurs, c'est-à-dire ceux qui avaient une chute d'hémoglobine ou une non-augmentation de 1 g/dL à la 6 e semaine, bénéficiaient d'une augmentation de posologie d'EPO, c'est-à-dire un doublement de dose 10 à 20 % des patients ont nécessité cette augmentation de dose, soit une efficacité du traitement précoce chez 80 % des patients environ Aucune corrélation n'a été effectuée avec le taux initial d'hémo-globine, l'âge et le type de chimiothérapie Il est probable que ces patients étaient préférentiellement des patients multitraités, ayant un taux d'hémoglobine initial bas ou bénéficiant d'une chimiothérapie intensive, caractéristiques classiquement rencontrées dans notre population prise en charge à l'institut Paoli Calmettes Coût global des traitements par érythropoïétine Le coût global des traitements a été déterminé pour l'ensemble des patients traités, le coût des actes infirmiers et le coût par patient n'est pas détaillé Seul le total des prescriptions d'érythropoïétine est pris en compte Si l'on considère les six premiers mois de l'année, le coût des traitements par érythropoïétine a baissé de 8 % entre 2002 et 2003 (données non présentées) Discussion La nécessité de la prise en charge précoce de la fatigue, en particulier de l'anémie, est de plus en plus évi-dente L'évolution de nos structures de soins et de la population impose que le traitement de l'anémie soit anticipé autant que possible pour améliorer qualité de vie, tolérance des traitements, maintien à domicile Notre stratégie de traitement Nombre de patients sous EPO et nombre de patients transfusés, août 2002 à août 2003 précoce est originale par son concept et sa mise en oeuvre Nous proposons un traitement précoce, préventif de l'anémie, en utilisant un facteur de croissance érythro-cytaire, l'EPO à posologies réduites et avec un schéma d'administration simplifié Cette utilisation de molé-cules et de stratégies innovantes n'a jusqu'à présent jamais été proposée L'objectif est de maintenir l'hémoglobine de tous nos patients à 12 g/dL durant la chimiothérapie, de traiter un nombre accru de patients et de ne pas augmenter les dépenses induites par ces théra-peutiques Nous avons donc choisi le traitement précoce avec des posologies à 2/3 des doses utilisées de façon classique, en simplifiant les schémas d'administration (administrations hebdomadaires uniques) Dans notre expérience concernant tous les patients adultes traités par chimiothérapie, nous démon-trons que le traitement précoce à dose réduite et avec un schéma simplifié permet de traiter un plus grand nombre de patients, de réduire le nombre de patients transfusés, puisque seulement 13 % des patients sous érythropoïétine nécessitent une transfusion, en conservant un coût global stable Le traitement précoce apparat à l'heure actuelle comme une straté-gie innovante et indispensable, s'intégrant dans la prise en compte actuelle des soins de support En effet actuellement les patients âgés cancéreux sont de plus en plus nombreux, les traitements ambulatoires sont de plus en plus préconi-sés, les patients jeunes souhaitent conserver leur activité antérieure, tous les patients sont désireux de conserver une qualité de vie maximale durant leur traitement Ces objectifs ne peuvent être atteints que si l'oncologue prend en compte tous les symptômes associés à la chimiothérapie, en particulier la fatigue et donc l'anémie Cette prise de conscience du rôle de l'oncologue vis-à-vis des symptômes associés à la chimiothérapie, non seulement dans des maladies avancées, mais aussi dès le diagnostic, est récente Il s'agit d'une modification radicale des pratiques puisque la prise en compte de la fatigue est très récente, que la valeur-seuil pour le début d'un traitement par EPO est une hémo-globine inférieure à 10 g/dL le plus souvent, comme le démontrent diverses enquêtes américaines ou européennes, alors que les transfusions semblent prescrites de façon régulière chez les patients en cours de chimiothérapie L'absence de prise en compte de l'anémie avant que celle-ci ne devienne symptomatique, est sans doute due au fait que la transfusion permet une action rapide, mais de courte durée et non dénuée de risques L'objectif du traitement précoce est d'offrir à chaque patient en cours de chimiothérapie, grâce à un contrôle régulier de son hémoglo-bine, une prise en charge adaptée de l'un des aspects de sa fatigue, sans augmenter les dépenses de santé pour la société Cette dé-marche implique nécessairement les réseaux ville-hôpital, puisque cette stratégie ne peut être mise en place sans l'aide d'une infirmière libérale, du médecin traitant et surtout sans la collaboration du patient lui-même Elle traduit toute la philosophie des soins de support devant être proposés dès le diagnostic à tout patient, quel que soit le stade de sa maladie Le patient devient à la fois vecteur d'information entre hôpital et secteur libéral, mais aussi acteur de sa prise en charge Lui seul peut aider le médecin prescripteur à adapter le traitement de la fatigue et de l'anémie Ce traitement précoce doit être offert à tous les patients avant qu'une anémie ne s'installe ; cela permet des taux de réponse supé-rieurs avec des doses d'érythro-poïétine réduites, des schémas simplifiés comme l'ont démontré plusieurs études corrélant augmentation du chiffre d'hémoglobine et taux d'hémoglobine initial Dans notre expérience, l'ensemble de ces objectifs ont été obtenus puisque les schémas simplifiés et posologies réduites d'érythropoïétine, ainsi que le début plus précoce, permettent de traiter plus de patient, le plus souvent jusqu'à la fin de leur chimiothérapie (donnée non montrée), avec une tolérance et une acceptabilité de la part du patient tout à fait satisfaisante Nous n'associons pas de façon systématique un traitement par sel de fer, et si celui-ci est prescrit, il s'agit de forme orale, avec une observance très variable (données non montrées) Cette approche est cependant innovante et devrait être proposée pour la plupart des thérapeutiques innovantes coûteuses, en particulier les facteurs de croissance hématopoïé-tiques, avec un souci d'étendre les indications et de proposer ces traitements à un plus grand nombre de patients, mais avec des schémas simplifiés et une stratégie du médi-cament, partagée par l'ensemble des prescripteurs, permettant une évaluation médico-économique Notre attitude de simplification des schémas de traitement et de réduc-tion de doses est innovante et va à l'encontre des divers schémas proposés pour des patients anémiques avec des posologies élevées, variables de 40 000 à 60 000 UI par semaine ou d'autres schémas dits de front dose loading sont à haut risque, de mauvais pronostic ; la chirurgie initiale a été soit complète, soit partielle, soit impossible De plus, on a observé dans cette étude des déséquilibres entre les groupes de traitement en défa-veur de l'EPO Les patients recevaient une dose d'EPO de 60 000 UI hebdomadaire, soit trois fois supé-rieure aux doses préconisées dans notre étude, c'est-à-dire 20 000 U par semaine Les valeurs maximales d'hémoglobine atteintes sont de 17 g/dL, ce qui est très supérieur à la valeur classiquement recommandée et peut expliquer une partie des complications observées, pouvant être létales, surtout dans cette population fragilisée L'analyse en sous-groupe démontre que pour les patients opérés en limite saine, le traitement érythro-poïétine n'est pas délétère L'autre étude, étude BEST , concerne des patientes traitées pour un cancer du sein métasta-tique par chimiothérapie recevant un traitement par érythropoïétine (40 000 U/sem. ) ou un placebo dès que leur chiffre d'hémoglobine est inférieur à 13 g/dL Dans les résul-tats préliminaires, les patientes traitées par érythropoïétine auraient un pronostic péjoratif à 9 mois non confirmé à 12 mois Les complications liées au traitement, en particulier les thromboses veineuses ou la progression de la maladie, pourraient expliquer au moins en partie les différences de survie Le traitement précoce doit pré-venir la survenue de ces symptômes, et l'utilisation des schémas simplifiés à posologie réduite ne doit pas s'accompagner de complications accrues Un suivi régulier des taux d'hémoglobine est cependant indispensable, pour prévenir les élévations trop importantes des valeurs d'hémoglobine pouvant être à l'origine de complications thrombo-emboliques Cette stratégie a pour objectif de maintenir le taux d'hémoglobine à la valeur initiale et considérée comme la valeur de référence, c'est-à-dire aux alentours de 12 g/dL sans modifier la survie L'érythropoïétine, comme tout facteur de croissance hémato-poïétique, a pour but de faciliter la tolérance des traitements antitumoraux, d'améliorer la qualité de vie des patients, mais ne doit pas être considéré comme un traitement anticancéreux, qui reste le seul garant de la survie comme de la survie sans récidive Le schéma que nous proposons offre une prise en charge de la plupart des patients, cependant nous n'avons pas analysé la survie de façon spécifique Dans notre expé-rience, nous n'avons observé aucun décès toxique ni aucune différence en termes de survie depuis l'utilisation de l'EPO en traitement précoce Celle-ci mérite bien sûr d'être confirmée par un suivi plus précis de l'anémie, des complications, de la survie sans récidive et globale Une étude prospective de cette stratégie est en cours d'éva-luation Conclusion Le traitement précoce par doses réduites d'érythropoïétine permet de traiter un plus grand nombre de patients en cours de chimiothérapie en toute sécurité sans modifier le coût global des traitements. | ISTEX | Scientific |
Considérations actuelles sur l'invagination intestinale chez le nourrisson | WMT16 | Scientific |
Pronostic de l'insuffisance mitrale ischémique | WMT16 | Scientific |
À la recherche d'un ADN environnemental Jérôme Boissier To cite this version : Jérôme Boissier. À la recherche d'un ADN environnemental : Un nouvel outil pour inférer le risque de propagation des maladies infectieuses transmises par les mollusques d'eau douce en Europe. Les cahiers de la Recherche. Santé, Environnement, Travail, ANSES, 2020, La lutte antivectorielle, pp. 24- 27. anses-03108466 HAL Id : anses-03108466 Submitted on 13 Jan 2021 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Anses Les Cahiers de la Recherche No 15 - Santé, Environnement, Travail Décembre 2020 la recherche d'un ADN À environnemental le risque de Un nouvel outil pour infectieuses propagation transmises par les mollusques d'eau douce en Europe inférer maladies des Université BOISSIER, de Jérôme Perpignan Via Domitia, IHPE UMR 5244, CNRS, IFREMER, Univ. Montpellier, 66860 Perpignan Les partenaires : Olivier Rey, Stephen Mulero, Philippe Douchet, Juliette Langand, Eve Toulza, Univ. Perpignan Via Domitia, IHPE UMR 5244, CNRS, IFREMER, Univ. Montpellier, 66860 Perpignan - Patrice David et Philippe Jarne, Centre d'Écologie Fonctionnelle et Évolutive, UMR 5175 CNRS Univ. Montpellier, Univ. Paul Valéry IRD, EPHE Sylvie Hurtrez, Montpellier, MIVEGEC, Univ. Montpellier, CNRS, IRD, Montpellier Marion Vittecoq, Institut de recherche de la Tour du Valat, Arles ; MIVEGEC, Univ. Montpellier, CNRS, IRD, Montpellier Projet en cours depuis 2019 : développement d'outils pour le contrôle des maladies infectieuses (durée : 3 ans) Financement : 83. 513 euros Contact : boissier@univ-perp. fr Mots-clés : schistosomiase, maladie infectieuse, maladie tropicale, parasitose, ver, trématode, gastéropode, mollusque, eau douce, Bulinus truncatus, ADN, Corse Schistosoma, parasite, dans infectieuse notamment démunies La schistosomiase (ou bilharziose) est une maladie rencontre généralement dans les régions tropicales et subtropicales, les communautés (Afrique subsaharienne) qui n'ont ni accès à l'eau potable ni à un système d'assainissement la approprié. À deuxième maladie plus fréquente54. Selon l'OMS, sa transmission est avérée dans 78 pays mais, avec l'avénément des échanges mondialisés55, elle étend son aire l'échelle mondiale, c'est parasitaire qui se la de répartition plus largement et en particulier en Europe du Sud. Ainsi, le Haut Conseil en Santé Publique (HCSP) confirmait en juin 2014 la survenue de cas de schistosomiase urogénitale chez des personnes qui s'étaient baignées, en 2011 et 2013, dans la rivière Cavu, au sud de la Corse. Après la première émergence de l'été 2013 o 106 cas autochtones ont été diagnostiqués, de nouveaux cas ont été décrits chaque année de 2015 à 2019 (la riviére a été fermée à la baignade en 2014). Un nouveau cas de 2019 est attribué à une autre rivière que celle initialement contaminée - le parasite étant passé de la rivière du Cavu à la Solenzara. Les analyses génétiques ont également montré que c'est la même souche hybride S. haematobium/ S. bovis qui circule depuis le début de l'épidémie. Tous ces éléments nous montrent que l'on assiste à l'endémisation de cette pathologie tropicale dans le sud de l'Europe. La schistosomiase (ou bilharziose) La schistosomiase est une maladie chronique causée par des trématodes (vers parasites) du genre Schistosoma. Elle se transmet au contact de sources d'eau douce infestées par les larves infectantes du parasite. Ces larves sont libérées par de petits escargots aquatiques puis elles pénétrent par voie transcutanée dans la peau des baigneurs. Après passage de l'épiderme et du derme, elles pénétrent dans les vaisseaux sanguins pour migrer dans le corps de l'hôte mammifère tout en se différenciant en mâles ou en femelles. Une fois les couples formés, les vers adultes vont migrer soit vers le plexus péri-vésical56 pour Schistosoma haematobium, soit vers les veines mésentériques57 pour S. mansoni. Quotidiennement, des centaines d'œufs produits par les femelles sont alors libérés dans l'urine ou dans les selles, en fonction de l'espèce et donc du tropisme du parasite. 54Après le paludisme ou la malaria. 55Changement population, causes anthropiques climatique, mouvements de la 56 C'est-à-dire les veines entourant la vessie. 57 C'est-à-dire les veines entourant l'intestin. 24 Anses Les Cahiers de la Recherche No 15 - Santé, Environnement, Travail Décembre 2020 Il existe deux formes de la maladie : La schistosomiase intestinale à S. mansoni qui peut provoquer une diarrhée et la présence de sang dans les selles. La schistosomiase urogénitale à S. haematobium, caractérisée par la présence de sang dans les urines, qui provoque couramment une fibrose de la vessie58 et de l'urètre. Chez la femme, elle peut entraner des lésions génitales, des saignements vaginaux, des douleurs lors des rapports sexuels et le développement de nodules dans la vulve. Chez l'homme, elle peut entraner des maladies des vésicules séminales et de la prostate et avoir des conséquences, à long terme, sur la stérilité. Pourquoi la transmission persiste ? et Tarcu. Dans le cycle parasitaire, l'hôte intermédiaire pour S. haematobium et S. bovis est un bulin (Bulinus truncatus), un petit mollusque d'eau douce qui se trouve être présent dans au moins quatre rivières en Corse59 : Cavu, Solenzara, Osu été montré expérimentalement qu'un mollusque infecté par la souche qui circule en Corse peut résister aux températures hivernales du Sud de l'Europe (environ 8C)60. Cette persistance peut en partie expliquer une maintenance sur deux ans, mais pas au-delà car le parasite tue le mollusque en quelques mois. Il a Depuis 2015, chaque année, trois à cinq mille bulins sont prélevés dans le Cavu61, puis 58 Susceptible d'évoluer en cancer de la vessie, à un stade tardif. 59 Outre la Corse, il est aussi présent en Sardaigne, en Espagne, au Portugal ainsi qu'en Afrique et au Moyen- Orient. 60 Mulero, S. , Rey, O. , Arancibia, N. , Mas-Coma, S. , Boissier, J. , 2019. Persistent establishment of a tropical disease in Europe : the preadaptation of schistosomes to overwinter. Parasites &vectors12, 379 (Financement : Anses) 61 3. 453 en 2016, 5. 364 en 2017 et 3. 500 en 2018. la recherche de analysés par PCR à schistosomes, toutes les analyses se sont révélées négatives. Pourtant, le parasite circule puisque chaque année nous retrouvons des personnes infectées. En outre, s'il est connu que les schistosomes peuvent aussi contaminer des rongeurs, seuls deux rats62 ont été découverts positifs et les enquêtes sérologiques vétérinaires63 n'ont pas permis de mettre en évidence d'autre animal réservoir (bovin, ovin ou caprin) dans le sud de la Corse64. En l'absence d'un cycle animal démontré, il est vraisemblable que la persistance d'une transmission locale soit dûe à un réservoir de parasites humains (une ou plusieurs personnes) ou animal qui réintroduirait régulièrement les parasites dans la rivière. Comment détecter ou dépister les zones à risque potentiel ou le mollusque vecteur est présent, mais aussi les zones à risque avéré ou le pathogène est présent ? Le projet de recherche : MOLRISK La recherche des mollusques vecteurs de schistosomes (ou des maladies transmises par les mollusques en général) est une approche qui n'est pas triviale, car elle demande beaucoup de temps et le regard d'un spécialiste en malacologie65. De plus, les populations de mollusques sont très variables dans l'espace et dans leur recherche. Cette recherche est pourtant indispensable pour identifier les zones du Sud de l'Europe o le parasite pourrait s'installer. En effet, si on sait de façon très grossière que les bulins sont présents en France, en Italie, en Espagne, au Portugal ou en Grèce, nous ne savons pas exactement dans quels points d'eau temps, ce qui complexifie le 62 Sur 34 analysés. 63 Financées par l'Anses : près de 3. 500 animaux testés. 64 Avis de l'Anses relatif à la stratégie de gestion concernant les mesures à mettre en place en cas de survenue des cas de bilharziose en Corse, 25 mars 2016 (saisine No 2016-SA-0023). 65 Étude des mollusques. 25 Anses Les Cahiers de la Recherche No 15 - Santé, Environnement, Travail Décembre 2020 ni dans quelles zones (département, région) ils sont présents. Nous n'avons pas de carte de risque analogue à celle que nous avons pour le moustique tigre, par exemple. Cependant, la présence du mollusque ne signifie pas la présence du parasite et donc un site actif de transmission ; il est donc aussi nécessaire d'identifier les zones o le parasite est présent. Malheureusement, la détection chez l'homme puis le retraçage des sites de transmissions par enquète sont des processus lents qui ne permettent pas de contrôler l'épidémie de manière efficace. Le développement d'outils permettant de détecter le semble pathogène dans primordial pour améliorer la surveillance environnementale et ainsi éviter et contrôler les nouvelles émergences. l'environnement le vecteur et le améliorer trématodes66, dinoflagellés67, la surveillance Pour environnementale, projet MOLRISK propose donc de détecter l'ADN du mollusque vecteur et du parasite dans l'eau. À ce jour, cette technique dite de recherche d'ADN environnemental existe pour différents les comme parasites les dinophytes ou les champignons68 Mais elle nécessite encore d'être mise au point pour de nombreux pathogènes transmis par les mollusques d'eau douce et/ou validée sur des écosystémes variés pour en faire un outil de surveillance opérationnel. Le projets MOLRISK propose soit de vérifier l'adaptabilité des méthodes existantes dans des écosystémes variés, soit de développer de nouvelles méthodes pour certains couples hôte/parasite. Méthodologie Le projet MOLRISK la schistosomiase mais aussi à plusieurs maladies s'interesse à 66 Opisthorchisviverrini, Ribeiroiaondatrae, Schistosomajaponicum, Schistosomamansoni, Trichobilharziasp, Fasciolahepatica, Calicophorondaubneyi. 67 Hematodinumsp. 68 Aphamomycesastaci, Batrachochytriumdendrobatidis. 26 transmises par les couples hôtes/parasites : Biomphalaria glabrata/S. mansoni - Bulinus truncatus/S. haematobium - Galba sp. /Fasciola hepatica69 sp. /Calicophoron daubneyi70 dans différents écosystèmes : Corse, Cameroun, Guadeloupe et Salamanque pour la schistosomiase ; Camargue et Pyrénées pour les fascioliase et paramphistomose. Galba - Nous développons soit des approches ciblées qui visent une seule espèce (par qPCR ou PCR digitale), globales (Métabarcoding) pour un ensemble d'espèces. approches soit des Illustration 12 : Prélèvement d'eau (Photo : Stephen Mulero) Résultats préliminaires la détection de Dans un premier temps, nous nous sommes focalisé sur l'ADN des mollusques. Nous avons développé un outil ciblé qui permet d'identifer avec une fiabilité de 100% la présence de Bulinus truncatus dans un environnement aquatique lotique (rivière). Cette méthode a été validée en Corse dans les rivières du Cavu et de la Solenzara71. avons Nous également développé une approche globale qui permet de décrire l'ensemble des mollusques (et donc identifier les différents mollusques hôtes de parasites 69 Agent de alimentaire). 70 Agent de la paramphistomose (douve de l'estomac : affection qui touche les bovins et ruminants). 71 Mulero, S. , Boissier, J. , Alliene, J. F. , Quilichini, Y. , Foata, J. , J. -P. , P. , Rey, O. , 2019. Environmental DNA for detecting Bulinustruncatus : A new environmental surveillance tool for schistosomiasis emergence risk assessment. Environmental DNA. la fascioliase (trématodose d'origine Anses Les Cahiers de la Recherche No 15 - Santé, Environnement, Travail Décembre 2020 humains et/ou animaux) de ces habitats lotiques. Nous avons filtré puis amplifié l'ADN contenu dans trois litres d'eau et comparé à une prospection malacologique classique (à l'épuisette ! ). classique72. Nos Après avoir testé notre méthode dans 23 rivières Corses, nous montrons que l'ADN environnemental converge à 97% avec la méthode sont désormais concentrés sur la détection de certains mollusques et de parasites dans des écosystèmes différents afin de valider l'universalité de ces approches basées sur l'ADN environnemental. efforts 72 Malacological survey in a bottle of water : A comparative study between manual sampling and environmental DNA metabarcoding approaches Stephen Mulero, Eve Toulza, AnaïsLoisier, Meryl Zimmerman, Jean-François Allienne, JoséphineFoata, Yann Quilichini, Jean-Pierre Pointier, Olivier Rey, Jérôme Boissier bioRxiv 2020. 05. 21. 108589 ; DOI : 27 | HAL | Scientific |
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Abridged English version Introduction The tropical carbonate platforms, characterising the studied area during the Jurassic, have been studied for long The marine distal-to-proximal depositional environments are commonly largely settled by highly diversified benthic faunas, and brachiopods commonly represent some of the more abundant organisms amongst these faunas The following work deals with these brachiopods, studied with two kinds of approaches : (1) time and spatial structuring of the communities (or the preserved part of them), with morphology and association analyses of the dominant taxa ; (2) evaluation of the correlations or relations existing between the biological' structures, and the palaeoenvironmental changes, at various scales The implications concerning the biochronology of the taxa and associations are discussed Geological setting and material The studied time slice is short, ranging throughout the Upper Oxfordian The area studied in details is restricted to the River Seine valley (southeastern Champagne, Paris Basin, France) Due to the changing conditions of the substrate, many and various lithological formations have been defined recently in this area, each formation being sometimes equivalent in time, or superposed, to another ( and P. C. , work in progress) Numerous individuals and samples have been collected during the five past years Their stratigraphical and geographical origins are clarified in Twenty-one samples have been used as yet for the morphometrical and statistical studies Generally speaking, the observed biodiversity is low amongst brachiopods The following taxa have been recognised : Acanthorhynchia spinulosa (Schlotheim, 1820), Septaliphoria pinguis (Roemer, 1870), S arduennensis (Oppel, 1857), Digonella moeschi (Mayer, 1877), Zeilleria sp. , Placothyris rollieri (Haas, 1893) , Dorsoplicathyris prolifera Boullier, 1976, Dorsoplicathyris sp. , Moeschia aff granulata Boullier, 1976 For each sample, the regularity is detailed in Taphonomic aspects Four main brachiopod taphofacies have been differentiated : (1) rare individuals/diversified taxa, dominated by Acanthorhynchia , and related to distal clayey formations ; (2) common individuals, with monospecific' terebratula associations, related to quite distal clayey limestones ; (3) locally, very abundant oligospecific associations, commonly highly dominated by Septaliphoria , corresponding to some various reefal environments ; (4) very abundant large terebratulas, concentrated in thin clayey levels ; in these brachiopod bioaccumulations, the shell's preservation state indicates that some time-averaging' exists , but the abundant associated ammonite faunas shows that no true condensation' exists inside these levels Five main brachiopod bioaccumulations have been observed throughout the sedimentary series, called B1 to B5 in B Sometimes, secondary analogous levels appear below or above the main ones Each level is characterised by its precise chronological situation and by its restricted geographical extension The brachiopods yielded by the levels B1 to B5 support the following morphometry and disparity studies Shape analysis The high morphological variation of the brachiopod shells has been known for long, and its study has generally been based on biometrical and quantitative approaches Fourier analysis is a technique for generating a set of shape-representative variates that are suitable for use in statistical comparisons between samples It has been applied to the study of many invertebrate organisms, including the shells of brachiopods The outlines of brachiopod shells in dorsal view were defined by a set of 64 data points equally spaced along the outline The Fourier transform method fits each outline with an infinite sum of trigonometrical functions of decreasing wavelength (harmonics) In order to study the shape alone, the size is standardized before applying an elliptic Fourier transform to the data Its principle consists in decomposing any outline into its x - and y -projections These two variables are then expanded as a Fourier series For each harmonic, four coefficients are computed The contribution of each harmonic is an ellipse Computational detail of elliptic Fourier analysis has been described by Kuhl and Giardina and is not reported here The number of harmonics required to describe an outline can be appraised from the Fourier power spectrum For each dataset, the first height harmonics reached 99. 995% of the total power Thus, the coefficients from the ninth harmonic were excluded in the statistical analysis The zeroth harmonic that represents the starting point of the outline has been eliminated too The height harmonics that were retained correspond to 32 coefficients for each shell A Multivariate Analysis of Variance (MANOVA) was also performed on these sets of coefficients in order to assess the shape differences between the individuals Results Discussion The CA1CA2 projections show that the distribution of the samples is not simply related to hazard Some of the samples correspond to mean individuals owning an elongate/ovoid outline ; opposite on the CA1 axis, some samples correspond to rather large/pyriform shells This pure fact concentrates two kinds of information : (1) the samples (and the corresponding outlines) gradients are organised according to a geographical gradient : the pyriform shells are representative of the samples provided by the northwestern part of the River Seine valley, as the elliptic ones correspond to the southeastern outcrops Knowing the general structure of the sea bottom in the area ( B), we can assume that the pyriform outlines and shells are related (correlated) to the shallowest palaeoenvironments when the oval-elongated shells are dominant in the deepest marine environments Even if the samples were provided by the deep northern area, pyriform outlines may dominate, if the corresponding marine environments are shallow ; (2) considering the time dimension , we can assume that the older samples (corresponding to level B1) yield rather elliptic-elongated shells when the youngest typically correspond to pyriform shells We can notice that two gradients can be defined, a southern one and a northern one, corresponding to larger and narrower shells, respectively According to the known history of the falls and rises of the sea level during the Late Oxfordian times , the locally deepest environments are known during the earlier Upper Oxfordian, and the shallowest at the end of the substage In that case, the elliptic outlines may correspond to the deepest environments again, and the pyriform ones, to the shallowest A particular interest of this fact is that the morphological variations occur independently of the involved species of terebratulid, several of them succeeding' to each other through time Conclusions As generally considered, the Upper Jurassic studied brachiopods may be closely related or correlated to environmental changes at different scales Generally speaking, different taxa characterise either distal or proximal environments, Acanthorhynchia (Rhynchonellid), and Septaliphoria (rhynconellid), respectively In intermediate environments, the associations are locally heavily dominated by several species of terebratulids Shells of the brachiopod bioaccumulations from levels B1 to B5 record some sensitive morphological variations, related to the geographical and time changes of the palaeobathymetry Then, these levels are not homogenous throughout the restricted area Their position is related with their situation at the top part of the previously deposited sedimentary unit, geometry which is mainly controlled by the eustatic changes Concerning the biochronological potential use of such levels, it is obvious that they really perform at very short (kilometre) scale The species yielded by the levels B1 to B5 have been observed all over the eastern part of the Paris Basin, commonly appearing in taphonomically comparable levels But it is not possible to be sure, at the ammonitic bio-horizon level, whether they really correspond to one single or several events In some cases, a subzone may separate apparently identical' levels separated by a distance of 50 km The general use of such brachiopod levels at a larger scale (throughout the Paris Basin, for example) may not be of real interest, except if the proposed correlation can afford a low rate of precision Introduction Les plates-formes carbonatées tropicales constituent un espace privilégié pour l'implantation et le développement de faunes riches et diversifiées Le Châtillonnais, partie de la plate-forme bourguignonne dont la dynamique de mise en place et l'évolution jurassique sont bien connues , en est un bon exemple En domaine proximal, comme en domaine distal, la macrofaune jurassique est souvent constituée par des organismes épibenthiques, les brachiopodes étant souvent omniprésents dans tous les types de sédiments et de milieux Leur distribution spatio-temporelle n'est cependant pas aléatoire et répond à un compromis entre des contraintes intrinsèques (biologiques) et/ou externes (environnementales) Les contraintes taphonomiques (discutées plus loin), sont également un facteur limitant la distribution et l'accumulation des coquilles En outre, de par leur mode de vie et leur qualité de filtreurs, les brachiopodes sont réputés étroitement inféodés à leur environnement Dans le cas exposé ci-après, les communautés de brachiopodes (ou ce qui en persiste postérieurement à la fossilisation) sont étudiées selon une double approche : (1) les structures spatiale et temporelle des communautés, avec une approche morphologique et associative des taxons structurants, l'étude morphologique étant supportée par une approche morphométrique, globale, du contour ; (2) l'évaluation des relations existant entre, d'une part, ces structures et les variations paléoenvironnementales à différentes échelles, et, d'autre part, entre ces structures et leur utilisation biochronologique L'étude se focalise sur des formes de l'Oxfordien supérieur, récoltées ces dernières années dans le Sud-Est du Bassin parisien Leur analyse s'appuie sur des échantillons prélevés in situ entre 2001 et 2005 au nord de Châtillon-sur-Seine Les brachiopodes de la vallée de la Seine ont été peu étudiés à ce jour, mais les mêmes taxons ont été recensés ailleurs dans l'Est de la France Souvent utilisés pour le marquage environnemental , ils l'ont aussi été pour les datations et les corrélations à des échelles variées Les résultats de la présente étude s'appliquent à un secteur qui s'étale entre Chaumont (Haute-Marne) au nord-est et Nicey (Yonne), au sud-ouest ( A ) Ils sont, en revanche, difficilement comparables avec ceux d'Alméras et al : en effet, les extensions stratigraphiques, notamment les horizons repères , et les associations des taxons étudiés par ces auteurs ne correspondent pas avec ce qui est évoqué dans ce travail De même, nos résultats ne coïncident pas totalement avec ceux des travaux fondamentaux de Garcia sur l'utilisation séquentielle des assemblages : tant d'un point de vue structurel que taphonomique ou séquentiel, nous ne reconnaissons, en effet, ni les caractères des lits majeurs ou autres définis par cet auteur, ni des distributions géographiques suffisantes pour généraliser l'utilisation de nos niveaux Ces points seront évoqués dans les parties Résultats et Conclusions Contexte géographique et géologique L'intervalle temporel étudié correspond à l'Oxfordien supérieur pars (canevas biostratigraphique subméditerranéen) Plusieurs formations sont concernées, superposées ou en équivalent latéral Elles traduisent des paléoenvironnements variés ( et PC, en cours) Elles ont été révisées dans un travail récent dont les dénominations (diverses hydrauliques et autres formations) ont été reprises dans la suite de ce travail : les hydrauliques de Bouix , incluant les marnes de Massingy sensu Lorin Ils correspondent à la zone à Bifurcatus pars (sous-zone à Grossouvrei) Vers le nord, cette formation (ou un faciès analogue) atteint la sous-zone à Bimammatum Ce sont ici les séries les plus distales, avec de très rares Disaster et de nombreux Zoophycos ; les hydrauliques intermédiaires , avec niveaux de condensation à la base et au sud, correspondant à la zone à Bimammatum pars (intervalle sous-zone à Semimammatum/sous-zone à Bimammatum pars . ) Vers le sud, cette formation (ou un faciès analogue) débute dans la sous-zone à Grossouvrei Les milieux correspondants sont relativement distaux ; les hydrauliques de Mussy , correspondant à l'intervalle sous-zone à Bimammatum pars . /sous-zone à Hauffianum pars (âges en cours de réinterprétation : vers le nord, cette formation (ou un faciès analogue) débute dès la base de la sous-zone à Semimammatum) Les environnements sont globalement moins profonds que les précédents (ibidem) ; les calcaires (récifaux) de VilledieuMolesmesNoiron , qui se développent, en équivalent des formations 1, 2 et 3 pars . , sur la frange ouest et sud-ouest de la vallée de la Seine, avec plusieurs épisodes répartis dans le temps ; ces quatre ensembles lithologiques peuvent être synchrones ( ibidem ) ; la formation de la Bellerée sensu Lorin et al , incluant des marnes à la base, puis les calcarénites de VannageCunfun , puis le membre de Bellerée str s Cet ensemble est strictement postérieur à tous les précédents, les rares ammonites indiquant la zone à Planula, voire des niveaux encore plus récents (données PC) Dans l'ensemble, les paléoenvironnements sont plus proximaux et moins profonds que les précédents Les prélèvements de brachiopodes réalisés dans ces diverses formations sont reportés sur la B (n os 1 à 21) Pour le secteur de la vallée de la Seine, les conditions d'affleurement et les données sédimentaires ont permis de caractériser des variations paléotopographiques importantes sur ce secteur restreint ( C, limite sous-zone à Berrense/sous-zone à Bimammatum), relativement pérennes antérieurement à la zone à Planula Ainsi, la paléoprofondeur est globalement plus forte à l'est qu'à l'ouest de la vallée ; c'est au sud-ouest que se développent les ensembles récifaux De même, globalement, la paléoprofondeur augmente du sud-est vers le nord-ouest : en témoigne le passage des constructions d'un type calcaires de Noiron à un type hydrauliques de Bouix , vers le nord-ouest C'est sur ce cadre paléogéographique que les prélèvements de brachiopodes ont été effectués, avec un contrôle stratigraphique et environnemental très précis, dans tous les cas Matériel Prélèvements et diversité L'étude est fondée sur 96 points de prélèvements initiaux ; parmi ces prélèvements, 21 échantillons sont utilisés pour l'approche quantitative ( , ) : il s'agit des assemblages récoltés dans la vallée de la Seine, pour lesquels nous possédons une grande densité de prélèvements, ainsi que les contrôles environnementaux et stratigraphiques les plus performants Les taxons récoltés sont peu nombreux, même si les individus prolifèrent souvent Les individus récoltés sont rapportés aux espèces suivantes (collecteurs : PC, CC, P-YC, CB, A Bonnot, A Tort, J Thierry, 20012005 ; détermination : A Tort, 2001) : Acanthorhynchia spinulosa (Schlotheim, 1820), Septaliphoria pinguis (Roemer, 1870), S arduennensis (Oppel, 1857), Digonella moeschi (Mayer, 1877), Zeilleria sp. , Placothyris rollieri (Haas, 1893) , Dorsoplicathyris prolifera Boullier, 1976, Dorsoplicathyris sp. , Moeschia aff granulata Boullier, 1976 Les effectifs correspondant aux différentes espèces dans chaque prélèvement sont fournis dans le et les distributions stratigraphiques sont indiquées sur la B Conditions de récolte et âge des peuplements La précision des collectes est un facteur déterminant pour la qualité et la lisibilité des résultats, lorsqu'une grande finesse est recherchée Nous avons fixé comme objectifs permanents (au moins pour les échantillons servant de référence) la réalisation de collectes in situ et l'abandon des individus douteux, l'intervention de collecteurs multiples, des collectes étalées dans le temps, l'obtention d'échantillons constitués par des individus de toutes tailles, sans défauts et parfaitement préparés L'utilisation paléoécologique et chronologique des brachiopodes (et de tout autre organisme) est tributaire de la précision apportée sur l'âge des échantillons prélevés et des incertitudes affectant les corrélations entre prélèvements Actuellement, et particulièrement dans les séries du Malm du Bassin parisien, les ammonites fournissent le cadre biostratigraphique le plus précis disponible Les âges et corrélations à l'échelle subzonale communément utilisés ont un pouvoir séparateur insuffisant pour caler les événements qui paraissent instantanés aux échelles spatiale et temporelle envisagées ici Les unités chronostratigraphiques retenues sont donc les bio-horizons (ceux disponibles in : un échantillon est considéré comme étalonné lorsque des ammonites significatives ont été récoltées avec lui, et dans les niveaux encadrants Deux problèmes se posent alors concrètement : (1) la rareté relative des ammonites, compensée par des récoltes étalées dans le temps ; (2) l'utilisation d'espèces-indices pouvant avoir une précision inférieure à celle d'autres taxons, par ailleurs plus fréquents ; c'est le cas, par exemple, pour le genre Epipeltoceras , si caractéristique de la zone à Bimammatum Comme A Bonnot le démontre dans ses travaux en cours, leur pouvoir de résolution est supérieur à ce qui est habituellement admis Leur utilisation comme marqueur est donc améliorée sur la foi de ces travaux ; d'éventuels nouveaux biohorizons restent à définir En outre, les Perisphinctidae sont relativement fréquents dans tous les environnements ; leur utilisation a déjà été évoquée ; travaux en cours PC) Ils ont des pouvoirs de résolution et de corrélation stratigraphiques inférieurs à celui des sous-zones ou horizons à Epipeltoceras , mais leur identification est souvent très délicate Cette obligation de réduction des incertitudes sur l'âge est un préalable nécessaire à l'étude des niveaux à accumulations de brachiopodes qui sont intercalés dans la série oxfordienne Les conditions d'affleurement sur le terrain ont permis un suivi matériel des différents niveaux sur des distances variables : les ammonites permettent de démontrer que, sur son étendue, le niveau considéré correspond bien au même événement , généralement d'une durée inestimable, pour des niveaux intra-biohorizon ; dans certain cas, elles ont permis de montrer qu'un niveau apparemment constant pouvait être relayé géographiquement par un second plus récent (diachronisme), avec une région de recouvrement montrant une superposition de deux niveaux livrant la même faune ; dans tous les cas, les datations par les ammonites valident la plus grande précision locale des brachiopodes Les ammonites permettent également d'émettre des doutes sur l'utilisation des brachiopodes à très grande échelle Enfin, elles permettent d'appuyer l'idée de variations morphologiques en fonction de la position géographique des prélèvements, chez l'espèce dominante, dans un niveau que l'on peut raisonnablement considérer comme isochrone L'extension géographique et temporelle des niveaux et les variations morphologiques des taxons sont étroitement corrélables avec les variations connues du substrat et de la paléoprofondeur En définitive, cinq niveaux principaux très riches en brachiopodes (B1 à B5) ont été repérés dans le secteur étudié ; leur contenu faunique est indiqué dans le Leurs caractéristiques sont les suivantes : B1 : limite conventionnelle sous-zone à Grossouvrei/sous-zone à Semimammatum (extension 4 km, secteur sud) ; niveau à Placothyris rollieri Zeilleria sp ; B2 : limite conventionnelle sous-zone à Berrense/sous-zone à Bimammatum (térébratule, extension 16km, pratiquement tout le secteur) ; niveau à D prolifera ; B3 : intra-sous-zone à Bimammatum (extension 7 km, disjointe, secteur centre) ; niveau à D prolifera Septaliphoria arduennensis (abondant au sommet) ; B4 : limite conventionnelle sous-zone à Hauffianum/sous-zone à Planula (extension 9km, secteur nord et centre) ; niveau à Dorsoplicathyris sp Zeilleria sp. ; B5 : intra-sous-zone à Planula (extension 1 km, secteur nord) ; niveau à Moeschia aff granulata En outre, les niveaux B1, B2, et B4 sont dédoublés localement (respectivement, B1 [P rollieri ], B2 [ D prolifera ] et B4 [ D sp Z sp. ], tout en conservant les mêmes caractéristiques fauniques ; B5 peut montrer trois niveaux superposés, l'inférieur (B5 ) et le supérieur (B5 ) étant alors riches en petites Septaliphoria pinguis ( B, 2) Ces niveaux n'ont bien sûr pas strictement le même âge que celui indiqué ci-dessus Remarques : Alméras et al ont mis en évidence une succession biostratigraphique et des niveaux-repères à brachiopodes, dont l'un est basé sur l'espèce D prolifera Dans le secteur étudié ici, cette espèce est la plus fréquente, mais elle apparat localement plus haut dans la série que pour ces auteurs (ici, zone à Bimammatum, contre zone à Bifurcatus) Par ailleurs, plusieurs horizons ou niveaux sont ici caractérisés par l'espèce (B2B3 et niveaux intermédiaires) Résultats/Discussion Aspects taphonomiques Les brachiopodes, comme les autres organismes benthiques, ont souvent servi de support pour diverses études taphonomiques Dans la vallée de la Seine, les observations réalisées montrent que plusieurs taphofaciès à brachiopodes existent, auxquels sont associées des préservations variées : taphofaciès 1 : ils peuvent apparatre sous la forme d'individus rares, mais appartenant à des espèces variées, bien préservés, notamment à l'intérieur des séries argileuses distales (hydrauliques de Bouix et équivalents) ; taphofaciès 2 : ils peuvent être relativement communs dans les calcaires distaux (hydrauliques intermédiaires et hydrauliques de Mussy), avec des peuplements monospécifiques constitués par des individus ayant subi une compaction importante ; taphofaciès 3 : ils peuvent être ponctuellement très abondants dans les séries récifales (calcarénites de Noiron ou de Cunfun), chaque micro-peuplement étant monospécifique , et le peuplement récifal global étant très diversifié ; taphofaciès 4 : enfin, ils peuvent être extrêmement abondants dans des niveaux argileux peu épais (toutes formations), dans lesquels les associations sont oligospécifiques (observations déjà signalées par Piétresson de Saint-Aubin , reprenant des recherches plus anciennes) Dans de tels niveaux, 80 % ont subi une compression importante, mais les structures externes les plus fines sont souvent parfaitement conservées En outre, en fonction des individus, 30 à 80 % montrent des traces évidentes d'allochtonie (ce qui ne signifie pas nécessairement remaniement d'unités antérieures) : bryozoaires et autres encroûtants cicatrisant les commissures ou des brisures, valves communément isolées ( rétroaction taphonomique ) Ces détails montrent l'existence d'une certaine condensation dans ces niveaux ( time - averaging sensu ) La condensation concerne toujours une durée inférieure à un horizon d'ammonite : très généralement, un biohorizon d'ammonite est reconnu dans une épaisseur de sédiment plurimétrique, épaisseur généralement quatre à dix fois supérieure à celle des niveaux à brachiopodes ; éventuellement, un niveau à brachiopodes peut être inclus dans plusieurs mètres de sédiment, représentant un biohorizon De nombreux auteurs ont insisté sur les intérêts de tels niveaux dans les séries phanérozoïques ; leur caractère événementiel leur a donné une utilisation potentielle pour le marquage environnemental ou temporel à l'échelle régionale ou à celle des bassins ( ? niveaux-repères ) Dominance et diversité Les associations récoltées montrent différentes compositions, en liaison avec les quatre taphofaciès évoqués précédemment : taphofaciès (1) : Digonelles , petites térébratules et Acanthorhynchia dominants ; taphofaciès (2) : grandes térébratules, seules présentes ; taphofaciès (3) : les Septaliphoria sont les formes les plus communément présentes (80 % des effectifs globaux observés) ; ponctuellement, on récolte des térébratules ou digonelles de grande taille ; taphofaciès (4) : niveaux très largement dominés par diverses espèces de grosses térébratules ; s'ajoutent de très petites espèces peu communes [commun orale A Tort], obtenues par lavage de sédiment Deux exceptions sont remarquables, avec une forte représentation, voire une nette dominance, des Septaliphoria Cinq niveaux de ce type, séparés stratigraphiquement, ont été repérés sur le terrain (notés B1 à B5, voir plus haut et B) ; ils ont des extensions géographiques variables Ce sont les térébratules de ce taphofaciès (4) qui servent de support à l'étude qui suit Étude des térébratules des niveaux B1 à B5 Méthodologie : approche morphométrique des térébratules La forte variabilité morphologique intra- et interspécifique des brachiopodes est connue depuis longtemps, et son étude a généralement été basée sur une approche biométrique et quantitative Les variations de la forme de la coquille (contours globaux) ont également été abordées par les transformées de Fourier, méthodes expérimentées à la fois sur du matériel actuel et fossile Seules les térébratules collectées en place et en grande quantité dans les niveaux B1 à B5 ont servi de support à cette étude L'acquisition du contour de chaque coquille a été réalisée au moyen d'un analyseur d'image (Optimas, v. 6. 5) Chaque coquille a été préalablement positionnée dans un repère orthogonal, o l'axe des y correspond à l'axe de symétrie bilatérale Seules les projections en deux dimensions des faces dorsales ont été considérées Pour chaque contour, les coordonnées de 64 points équidistants sur ce contour ont été automatiquement extraites Afin d'étudier la forme seule, la taille est standardisée avant d'appliquer la transformée de Fourier elliptique Cette méthode, utilisée dans les études biologiques et paléontologiques , est considérée comme une analyse puissante d'une forme fermée complexe Son principe est de décomposer tout contour en ses projections x et y Ces deux variables sont ensuite étendues en séries de Fourier Pour chaque harmonique, quatre coefficients sont calculés : a n et b n pour les coordonnées x et c n et d n pour les coordonnées y La contribution de chaque harmonique, avec les variations x et y , est une ellipse Une reconstruction d'un contour théorique peut être obtenue pour tout set de coefficients de Fourier a n , b n , c n et d n utilisant la transformée de Fourier inverse Les détails de calcul décrits par Kuhl et Giardina n'ont pas été reportés ici Le nombre d'harmoniques nécessaire pour apprécier au mieux la forme des spécimens étudiés, a été appréhendé à partir du spectre de puissance de Fourier La puissance de Fourier d'une harmonique est proportionnelle à son amplitude Pour la n e harmonique, la puissance de Fourier est ( a n 2 b n 2 c n 2 d n 2 )/2 Pour tout contour, la puissance totale est calculée comme étant la somme des puissances individuelles des harmoniques Dans notre étude, les huit premières harmoniques, atteignant 99, 995 % de la puissance cumulée moyenne, ont été retenues dans l'analyse L'harmonique zéro, représentant le point de départ des contours, a été omise La matrice ainsi obtenue contient 32 coefficients pour chaque contour Une analyse multivariée de variance (Manova) a été réalisée sur les coefficients, afin de tester la différence de forme entre les différents gisements Les distances morphologiques entre les moyennes de groupes peuvent être visualisées dans l'espace canonique obtenu Les tests de significativité pour les différences entre les prélèvements et les coordonnées des moyennes des prélèvements sur les axes canoniques sont fournis Résultats Le travail est réalisé sur toutes les térébratules non déformées issues des niveaux B1 à B5 (voir effectif par prélèvement dans le ) L'approche morphométrique est donc réalisée indépendamment des différentes espèces qui se succèdent localement (voir 3) La Manova réalisée sur les coefficients de Fourier indique l'existence d'une différenciation morphologique de certains prélèvements Le test multivarié est significatif ( de Wilks : value 0, 0262, F 1, dl 512, p Les relations morphologiques entre les différents points peuvent être visualisées en représentant les moyennes des prélèvements dans un espace canonique défini par les deux premiers axes CA1 et CA2 Ces deux premiers axes, représentant 80, 73 % de la variabilité totale, fournissent une explication satisfaisante de l'espace morphologique Les contours reconstruits des prélèvements moyens montrent que, sur le premier axe canonique, on passe de formes à contour pyriforme (Mosson/8, Mussy/9) à des formes à contour elliptique (Mussy/1, Charrey/13) L'axe CA2 oppose, quant à lui, des formes plus larges (Mussy/9) à plus allongées (Mosson/8) Il apparat donc que les premiers axes canoniques CA12 permettent de visualiser le passage de coquilles pyriformes larges à des coquilles elliptiques allongées Chez les térébratules des niveaux B1 à B5, le contour pyriforme est lié à l'existence d'un crochet nettement individualisé Extrapolations : contraintes géographique (environnementale) et/ou temporelle ? Relations morphologie/paléoprofondeur La disparité morphologique à l'intérieur de chaque niveau à accumulation de brachiopodes ne parat pas distribuée de façon aléatoire À chaque point de prélèvement (géographique), avec sa contrainte bathymétrique ( C), correspond une partie seulement de la disparité Par exemple, du nord-ouest au sud-est, l'étalement des points de prélèvement des échantillons du niveau à D prolifera B2 (de 8/9 à 10, puis 13, puis 1) le long du premier axe de forme traduit le passage de formes à contour pyriforme large vers des formes à contour elliptique allongé En fonction des variations établies de la paléoprofondeur, il semble exister une corrélation entre le gradient morphologique précédent, et le gradient paléobathymétrique du sud-est vers le nord-ouest : chez D prolifera , des formes plutôt pyriformes correspondent aux milieux les moins profonds, tandis que des formes plutôt elliptiques sont liées aux environnements les plus profonds On note également de grandes similitudes morphologiques entre des prélèvements pourtant éloignés géographiquement (9 et 8) À Mussy, il a été montré que la paléoprofondeur diminuait fortement d'est (1) en ouest (9) ; cette proximité morphologique (coquilles pyriformes) parat corrélée avec une profondeur faible Intégration de la dimension temporelle Si on compare la situation dans le nuage des points de prélèvements séparés dans le temps (succession stratigraphique de B1 à B5), on observe également un fort étalement le long de CA1, indépendamment, d'ailleurs, des taxons qui peuvent changer au cours du temps Globalement, de B1 à B4, le contour change progressivement, depuis un contour elliptique allongé, vers un contour pyriforme L'observation est à nuancer : il existe un décalage (ou un retard ), pour les prélèvements correspondant aux valeurs fortes sur CA2, si on les compare aux prélèvements à faible valeur sur CA2 Les tendances des variations de paléoprofondeur (d'origine essentiellement eustatiques), de la sous-zone à Semimammatum (B1) à la zone à Planula (B5), ont été étudiées dans le cadre d'un précédent travail Au cours du temps et à l'échelle de tout le secteur géographique, les milieux de dépôt les plus profonds ont été signalés pendant la sous-zone à Semimammatum (séquences globalement rétrogradantes), tandis que les moins profonds apparaissaient dans la sous-zone à Planula (séquences globalement progradantes) En première approche, des formes à contour elliptique sont encore liées aux milieux profonds (B1), tandis que des formes à contour pyriforme prolifèrent dans les milieux plus superficiels (B5) La dissociation en deux gradients observée sur CA2 est plus difficile à interpréter On constate cependant que les deux gradients supérieur à zéro et inférieur à zéro correspondent à des points de prélèvements situés respectivement à l'est et à l'ouest de la vallée de la Seine D'après les reconstitutions des contours, des coquilles plus larges ou circulaires seraient trouvées à l'ouest (moins profond), et des spécimens plus étroits à l'est Conclusions Ce travail, précis et détaillé, mené sur plusieurs années, a permis de montrer ou de rappeler que les brachiopodes, comme d'ailleurs tous les organismes étroitement inféodés au substrat, sont des marqueurs paléoenvironnementaux à différentes échelles Aspects qualitatifs Dans le secteur étudié, comme d'ailleurs dans tout l'Est de la France, certains taxons sont donc étroitement inféodés aux environnements profonds/distaux ( Acanthorhynchia , petites digonelles) Remarque : plusieurs individus, rapportés à Thurmanella sp. , ont été récoltés récemment à Latrecey (prélèvement n 15), et n'apparaissent pas dans l'étude Cette forme n'apparat ici que dans les sédiments distaux de la zone à Bifurcatus À l'inverse, la rhynchonelle Septaliphoria est liée aux milieux périrécifaux, de profondeur modeste ou très faible Elle n' essaime vers le bassin (B3) qu'au début d'une période o la progradation est marquée Ici, les Terebratula s. l sont massivement présents dans les environnements intermédiaires, même s'ils sont parfois abondants dans les autres milieux Dans la région, plusieurs espèces se relaient au cours du temps, pendant l'Oxfordien supérieur : Acanthorhynchia spinulosa / D moeschi / P rollieri (sous-zones à Grossouvrei et Semimammatum) ; D prolifera (sous-zones à Berrense et Bimammatum) ; D sp. / Zeilleria sp (sous-zone à Hauffianum) ; Moeschia aff granulata (zone à Planula) Dès que la tranche d'eau est suffisamment faible, apparaissent Septaliphoria arduennensis (zone à Bimammatum pars . ), puis S pinguis (sous-zone à Hauffianum et zone à Planula) Indépendamment de ces relais au sein de la diversité, nous avons montré que la souplesse phénotypique, chez les térébratules, est largement contrôlée par les changements de milieux (paléoprofondeur) L'évolution environnementale semble avoir davantage d'impact que l'évolution biologique, ce qui n'est pas sans avoir de fortes conséquences sur l'utilisation biochronologique des brachiopodes, et particulièrement des térébratules Remarquons encore que ces relais observés ont une valeur locale, et ne peuvent être, pour l'instant, reliés avec les successions mises en évidence par Alméras et al Les brachiopodes étudiés ici permettront peut-être d'affiner le canevas admis par ces auteurs Aspects semi-quantitatifs et quantitatifs Pendant la tranche de temps brève étudiée (Oxfordien supérieur), la diversité observée est relativement faible, et plutôt maximale dans les environnements périrécifaux La série sédimentaire observée montre des niveaux peu épais à très faible diversité, qui entrecoupent rythmiquement la série (B1 à B5, et niveaux secondaires) : en général, une espèce de térébratule y est largement prédominante (genre variable), et plus rarement une espèce ou une autre de Septaliphoria Chaque niveau o les coquilles sont accumulées peut être suivi de façon limitée, avec des caractéristiques taphonomiques analogues, sur quelques kilomètres Synchrones à la plus fine résolution ammonitique possible, ces niveaux sont alors une alternative précieuse pour les corrélations de détail, bien que plusieurs niveaux analogues puissent se relayer dans le temps L'étude quantifiée de la disparité du groupe dominant à l'intérieur de ces niveaux à extension géographique limitée est intéressante à deux titres : elle démontre que des gradients de forme existent, lorsque l'on se déplace dans un même niveau : des brachiopodes au contour étroit/allongé caractérisent des environnements plus profonds, tandis que des coquilles pyriformes apparaissent dans les milieux moins profonds ; elle démontre que ces changements sont indépendants de l'espèce de térébratule dominante, puisqu'ils sont de même nature au cours du temps : ils sont contraints par l'évolution des milieux (faciès) ; l'étude analogue de peuplements connus dans d'autres tranches de temps permettrait de savoir si ces tendances peuvent être généralisées à l'échelle du Jurassique Fondamentalement, ces changements permettent de montrer que, si ces niveaux d'accumulation semblent homogènes, ils enregistrent, en fait, les variations subtiles de la paléoprofondeur, même à des échelles spatiale et temporelle restreintes De fait, ces niveaux moulent l'enveloppe supérieure des corps sédimentaires, d'extension plurikilométrique Les niveaux d'accumulation ont, comme les autres corps, une extension limitée, dont les limites correspondent à une paléoprofondeur minimum en amont, et maximum en aval Localement, lorsqu'un affleurement montre in extenso un niveau d'accumulation surmonté par le début du corps suivant, il n'est par rare d'observer un dédoublement dudit niveau : même si les ammonites montrent qu'une tranche de temps imperceptible s'est écoulée, le contexte local a peu changé, et des brachiopodes peuvent s'installer sur l'enveloppe du nouveau corps, vers son extrémité proximale Ceci est particulièrement vrai pour B2 (centre du secteur, Est de la Seine), pour B3 (centre du secteur, Ouest de la Seine), ou pour B5 (Nord du secteur) Dans tous ces cas, les dépôts correspondent à des périodes o la sédimentation est relativement modérée, et à un contexte aggradant (haut niveau marin relatif) Sur un plan général, l'utilisation des niveaux à brachiopodes étudiés ici pour la stratigraphie et les corrélations est donc très délicate À la résolution la plus précise possible, un niveau n'est réellement synchrone que très localement Dès qu'on se déplace de quelques kilomètres, il est probable que des niveaux à signature identique seront en fait légèrement décalés dans le temps, particulièrement pendant une période de haut niveau marin (corps aggradants) Au-delà, B2 et B3 pourront montrer des signatures analogues, bien que le décalage temporel atteigne la sous-zone En fait, la reconnaissance, en dehors du secteur, des niveaux identifiés ici est délicate : sur 60 à 80 km, du nord-est vers le sud-ouest, des niveaux comparables à B1, B2 et B3 ont été reconnus, mais il n'existe pas d'argument pour les assimiler exactement à ceux de la vallée de la Seine Pour l'instant, le type d'approche réalisé empêche d'assimiler nos niveaux avec ceux utilisables en chronostratigraphie, définis, lors de ses différents travaux, par Garcia Si l'utilisation stratigraphique de nos niveaux B1 à B5 (sans calage possible par ammonites) devait concerner une région aussi vaste que le Bassin parisien, il est probable que les incertitudes sur les corrélations rendraient caduques ou très discutables les corrélations proposées À l'heure actuelle, les niveaux intermédiaires de la vallée de la Seine sont également en cours d'étude, ainsi que d'autres gisements oxfordiens riches en brachiopodes de l'Est du Bassin parisien et du Jura septentrional Les principaux résultats d'ordre biostratigraphique et séquentiel seront proposés prochainement Remerciements Les co-auteurs remercient vivement les nombreuses personnes (étudiants de Rennes, Dijon, Lille, membres de l'AGA) ayant participé aux collectes à un moment ou à un autre Parmi elles, Anthony Tort et Alain Bonnot sont intervenus fréquemment, respectivement pour la reconnaissance des brachiopodes et la biostratigraphie C'est à Michel Raffray, un des collecteurs les plus assidus, disparu le 16 septembre 2005, que nous dédions courtoisement ce modeste travail. | ISTEX | Scientific |
Action du Disopyramide injectable sur les arythmies ventriculaires et sur la conduction auriculo-ventriculaire | WMT16 | Scientific |
COMMISSION DE LA TRANSPARENCE Avis 17 octobre 2018 Nanocolloïdes d'albumine humaine NANOCOLL 500 microgrammes, trousse radiopharmaceutique B/5 18, 45 mg de poudre en flacon (CIP : 34009 559 128 2 8) Laboratoire GE Healthcare SAS Code ATC V09DB01 (Radiopharmaceutiques à usage diagnostique, nanocolloïdes) Motif de l'examen Modification du libellé de l'indication Liste concernée Collectivités (CSP L. 5123-2) Détection du ganglion sentinelle par lymphoscintigraphie et détection peropératoire en vue d'une biopsie radio-guidée dans des tumeurs Indications malignes telles que le mélanome, le cancer du sein, de la prostate, du concernées pénis, de la tête et du cou, les cancers pelviens chez la femme (col de l'utérus et vulve). Avis favorable à la prise en charge dans l'extension d'indication concernée HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 1/15 Avis 1 SMR Important. NANOCOLL n'apporte pas d'amélioration du service médical rendu (ASMR ASMR V), par rapport aux autres médicaments radiopharmaceutiques indiqués dans la détection du ganglion sentinelle. ISP NANOCOLL n'est pas susceptible d'avoir un impact sur la santé publique. NANOCOLL est un médicament de première intention lorsque la technique du ganglion sentinelle est recommandée, au même titre que les autres Place dans la médicaments radiopharmaceutiques utilisés dans cette indication. stratégie Par ailleurs, la Commission souligne que la détection du ganglion sentinelle thérapeutique dans ces différents types de cancer implique une courbe d'apprentissage des professionnels de santé pour garantir le succès de sa réalisation. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 2/15 Avis 1 01 INFORMATIONS ADMINISTRATIVES ET REGLEMENTAIRES 06/11/1995 AMM initiale en procédure nationale 30/10/2017 rectificatif d'AMM comprenant : - La modification du libellé pour préciser l'utilisation dans la AMM détection des ganglions sentinelles basé sur un usage bien établi. - la suppression des indications dans la scintigraphie de la moelle osseuse et des zones inflammatoires. Conditions de Liste I prescription et de Médicament réservé à l'usage hospitalier. délivrance / statut Médicament radiopharmaceutique1. particulier V Divers V09 Radiopharmaceutiques à usage diagnostique Classification ATC V09D Fonction hépatique et système réticulo-endothélial 99m V09DB Tc - Technetium, particules et colloïdes 99m V09DB01 Tc - Technetium, nanocolloïdes 02 CONTEXTE Il s'agit d'une modification du libellé de l'indication de la spécialité NANOCOLL, produit radiopharmaceutique à usage diagnostique, en précisant l'utilisation dans la détection du ganglion sentinelle par lymphoscintigraphie et détection peropératoire en vue d'une biopsie radio- guidée dans des tumeurs malignes telles que le mélanome, le cancer du sein, de la prostate, du pénis, de la tête et du cou, les cancers pelviens chez la femme (col de l'utérus et vulve) . Cette indication est basée sur un usage bien établi des nanocolloïdes dans l'identification du ganglion sentinelle. A noter que lors de la première évaluation de NANOCOLL, le 24/10/1996, le libellé du SMR comprenait la mention suivante : La lymphoscintigraphie a l'aide de cette spécialité est une alternative à celle réalisée à l'aide du sulfure colloïdal marqué au technetium dans Ia recherche de ganglions sentinelles . NANOCOLL est composé de microcolloïdes d'albumine sérique à marquer dont la taille est définie : 95 % des particules colloïdales d'albumine humaine possèdent un diamètre inférieur ou égal à 80 nm. Après injection sous-cutanée, ces nanocolloïdes marqués (99mTc) transitent dans les vaisseaux lymphatiques vers les ganglions lymphatiques régionaux et les vaisseaux lymphatiques principaux et sont finalement captées par phagocytose par les réticulocytes des ganglions lymphatiques fonctionnels. Une fraction de l'activité injectée est phagocytée par les histiocytes sur le site de l'injection. Une autre fraction apparat dans le sang et s'accumule principalement dans le système réticulo-endothélial du foie, de la rate et de la moelle osseuse ; de faibles traces sont éliminées par le rein2. L'administration de NANOCOLL est associé à l'acte détection radio-isotopique préopératoire de lésion par injection transcutanée intratumorale ou péritumorale, avec détection radio-isotopique peropératoire (code ZZQL 013). Les produits radiopharmaceutiques ne doivent être utilisés que par des personnes qualifiées. Ils ne peuvent être délivrés qu'à des praticiens ayant obtenu l'autorisation spéciale prévue à l'article R 1333-24 du Code de la Santé Publique. Résumé des Caractéristiques du Produit (RCP) de NANOCOLL HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 3/15 Avis 1 03 INDICATIONS DIAGNOSTIQUES Ce médicament est à usage diagnostique uniquement. Après marquage avec une solution de pertechnétate (99mTc) de sodium, la solution est indiquée chez l'adulte, le nouveau-né et l'enfant de 1 à 18 ans pour : Lymphoscintigraphie, pour démontrer l'intégrité du système lymphatique, ou faire la différence entre une obstruction veineuse et une obstruction lymphatique. Détection du ganglion sentinelle par lymphoscintigraphie et détection peropératoire en vue d'une biopsie radio-guidée dans des tumeurs malignes telles que le mélanome, le cancer du sein, de la prostate, du pénis, de la tête et du cou, les cancers pelviens chez la femme (col de l'utérus et vulve). 04 POSOLOGIE Chez l'adulte, les activités suivantes sont recommandées : Lymphoscintigraphie : L'activité recommandée par injection unique ou multiple, par voie sous-cutanée (interstitielle), est de 20 à 110 MBq par site d'injection. Identification du ganglion sentinelle : L'activité varie en fonction du temps écoulé entre l'injection et l'acquisition des images et l'intervention chirurgicale. Mélanome : 5 à 120 MBq en plusieurs administrations par voie intradermique en péritumorale. Cancer du sein : 5 à 200 MBq répartis en une ou plusieurs injections de 5 à 20 MBq chacune par voie, sous-dermique ou périaréolaire ou plus rarement par injection intratumorale ou péritumorale. Cancer prostatique : 65 à 400 MBq avec une valeur médiane de 250 MBq, injectés en une à quatre doses par voie intraprostatique sous contrôle échographique. Cancer du pénis : 40 à 130 MBq en plusieurs administrations de 20 MBq chacune injectées par voie intratumorale ou péritumorale. Cancer de la tête et du cou : 15 à 120MBq en une à plusieurs administrations par injection intratumorale ou péritumorale. Cancer pelvien de la femme (col de l'utérus et vulve) : 60 à 120 MBq par injection péritumorale. Pour le cancer du col de l'utérus, l'injection est subépithéliale autour de la tumeur. Population pédiatrique : Le rapport bénéfice risque de son utilisation chez l'enfant et l'adolescent doit être évalué soigneusement en fonction du résultat clinique escompté. Chez l'enfant, l'activité à injecter peut être déterminée à partir de l'activité recommandée chez l'adulte et ajustée en fonction du poids ou de la surface corporelle. Cependant le Paediatric Task Group of the European Association of Nuclear Medicine de l'EANM, recommande de calculer l'activité à administrer en fonction du poids corporel en utilisant les coefficients multiplicateurs suivants : Coefficients multiplicateurs de la dose adulte 3 kg 0, 10 22 kg 0, 50 42 kg 0, 78 4 kg 0, 14 24 kg 0, 53 44 kg 0, 80 6 kg 0, 19 26 kg 0, 56 46 kg 0, 82 8 kg 0, 23 28 kg 0, 58 48 kg 0, 85 10 kg 0, 27 30 kg 0, 62 50 kg 0, 88 12 kg 0, 32 32 kg 0, 65 52 - 54 kg 0, 90 14 kg 0, 36 34 kg 0, 68 56 - 58 kg 0, 92 16 kg 0, 40 36 kg 0, 71 60 - 62 kg 0, 96 18 kg 0, 44 38 kg 0, 73 64 - 66 kg 0, 98 20 kg 0, 46 40 kg 0, 76 68 kg 0, 99 HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 4/15 Avis 1 05 BESOIN MEDICAL La technique du ganglion sentinelle (GS) permet de statuer si la tumeur primitive s'étend au-delà de l'organe concerné. Le principe du ganglion sentinelle repose sur la progression ordonnée des cellules tumorales, au sein du système lymphatique, de proche en proche, sans saut de relais. Si le premier relais ganglionnaire est indemne de métastases, alors les relais en amont seront également sains 1. L'approche diagnostique du GS est réalisé grâce à 2 types de traceurs lymphotropes : l'un colorimétrique avec notamment le bleu patenté (méthode colorimétrique) et l'autre radiopharmaceutique avec les colloïdes suivants : LYMPHOSEEK, NANOCIS et ROTOP Nano- HSA (méthode isotopique). Ces 2 techniques peuvent être utilisées seules, mais sont le plus souvent associées pour augmenter le taux de détection et diminuer le taux de faux négatifs. En pré opératoire, la localisation du traceur radioactif peut être suivie sous gamma caméra. A partir des images scintigraphiques obtenues, des repères cutanés sont tracés au niveau du/des ganglion(s) repéré(s) en vue de leur exérèse. La méthode colorimétrique avec le bleu patentée permet de s'assurer au moment de l'exérèse, que le GS a bien été prélevé. L'analyse histopathologique du GS permet ensuite de classifier l'atteinte ganglionnaire et les résultats d'analyse permettent d'exclure ou d'affirmer un micro-envahissement et de discuter la nécessité d'effectuer ou non un curage ganglionnaire plus extensif. Il est important de noter que la technique du GS est une approche pluridisciplinaire qui est opérateur dépendante impliquant une courbe d'apprentissage pour augmenter la fiabilité de cet examen. L'utilisation des traceurs radiopharmaceutiques ou colorimétriques ne doit être faite que lorsque la technique du GS elle-même est pertinente et recommandée. Dans la détection du ganglion sentinelle, le besoin médical est déjà couvert par d'autres spécialités radiopharmaceutiques (NANOCIS dans toutes les indications, LYMPHOSEEK dans le cancer du sein, le mélanome et le carcinome épidermoïde de la cavité buccale et ROTOP Nano-HSA dans le cancer du sein et le mélanome). Cependant, il persiste un besoin médical à disposer de médicaments efficaces en termes de performance diagnostiques notamment en termes de taux de détection et de valeur prédictive négative. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 5/15 Avis 1 06 COMPARATEURS CLINIQUEMENT PERTINENTS 06. 1 Médicaments Les comparateurs cliniquement pertinents sont les médicaments à usage diagnostique utilisé dans la détection du ganglion sentinelle drainant une tumeur primaire. NOM Prise Date de (DCI) Indication SMR ASMR en l'avis Laboratoire charge NANOCIS Lymphographie pour la 08/05/1994 Oui (sulfure de visualisation du système rhénium colloïdal lymphatique régional : et de technétium 99m ( Tc) Imagerie préopératoire et détection peropératoire des CIS BIO ganglions sentinelles des INTERNATIONAL tumeurs suivantes : cancer du sein, mélanome, cancers de la vulve, du pénis, de la prostate, cancer épidermoïde de la tête et du cou. Imagerie du flux lymphatique régional avant radiothérapie individualisée. Imagerie du flux lymphatique pour le diagnostic de lymphœdème des extrémités. Exploration digestive (scintigraphie gastro- œsophagienne). ROTOP Nano- Lymphoscintigraphie pour la 01/04/2015 Important En l'état actuel des Oui HSA visualisation du système données, en l'absence de (particules de lymphatique et pour le démonstration d'une nanocolloïdes diagnostic différentiel entre une différence entre ROTOP- d'albumine obstruction veineuse ou nanoHSA et son/ses humaine marquée lymphatique. comparateurs, ROTOP- 99m au Tc) Détection des ganglions nanoHSA n'apporte pas sentinelles dans le mélanome d'amélioration du service CIS BIO malin et le cancer du sein médical rendu (ASMR V) INTERNATIONAL par rapport à NANOCOLL ou NANOCIS . LYMPHOSEEK LYMPHOSEEK radiomarqué est 17/10/2018 Important La Commission En (Tilmanocept indiqué pour l'imagerie et la considère que attente 99m marqué au Tc) détection peropératoire des LYMPHOSEEK, ganglions sentinelles drainant n'apporte pas NORGINE SAS une tumeur primaire chez des d'amélioration du service patients adultes atteints d'un médical rendu (ASMR V) cancer du sein, d'un mélanome par rapport aux autres ou d'un carcinome épidermoïde médicaments de la cavité buccale. radiopharmaceutiques indiqués dans la détection du ganglion sentinelle. BLEU PATENTE Repérage des vaisseaux Non Non évalué V SODIQUE lymphatiques et des territoires évalué GUERBET (Bleu artériels. patenté V sodique) Repérage du ganglion sentinelle avant la biopsie chez les GUERBET patientes ayant un cancer du sein FRANCE opérable. 1 seul comparateur dans la détection des ganglions sentinelles : NANOCIS / 2 comparateurs dans l'autre indication : NANOCOLL et NANOCIS. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 6/15 Avis 1 06. 2 Comparateurs non médicamenteux Sans objet. Conclusion Les comparateurs cités dans le tableau sont tous cliniquement pertinents. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 7/15 Avis 1 07 INFORMATIONS SUR LE MEDICAMENT AU NIVEAU INTERNATIONAL PRISE EN CHARGE dans l'extension d'indication Pays Population(s) OUI/NON Celle de l'AMM ou restreinte Royaume-Uni oui AMM Allemagne oui AMM Pays-Bas oui AMM Belgique non Espagne oui AMM Italie oui AMM 08 RAPPEL DES PRECEDENTES EVALUATIONS Date de l'avis 24/10/1996 Inscription de SOLCO-NANOCOLL (ancien nom de NANOCOLL) Indication Après marquage avec une solution de pertechnétate (99mTc) de sodium, la solution peut être utilisée pour : Administration intraveineuse Scintigraphie de la moelle osseuse. Ce produit n'est pas indiqué pour l'étude de l'activité hématopoïétique de la moelle osseuse. Scintigraphie des zones inflammatoires sauf celles de la région abdominale. Administration sous-cutanée Scintigraphie du système lymphatique, pour en démontrer l'intégrité et différencier les obstructions lymphatiques et veineuses. SMR Les pathologies diagnostiquées sont des pathologies graves pour lesquelles il existe des alternatives diagnostiques. Scintigraphie de Ia moelle osseuse : Ce produit est à utiliser chez des patients ou Ia visualisation des anomalies de Ia moelle osseuse s'avère nécessaire, comme dans le cas d'une répartition inégale de Ia moelle ou lors d'extension de Ia moelle osseuse active le long des os longs dans l'anémie hémolytique, les troubles myeloprolifératifs ou Ia myelofibrose. Scintigraphie des zones inflammatoires : Ce produit peut être utile dans les diagnostics de l'ostéomyélite, l'arthrite et l'osteoarthrite, ainsi que dans ! 'évaluation de ! 'inflammation associée à une prothèse des articulations. Lymphoscintigraphie : Cette spécialité permet d'établir le diagnostic d'obstruction ou d'occlusion des vaisseaux lymphatiques ou une atteinte fonctionnelle de Ia phagocytose reticulocytaire. En radiothérapie, les champs d'irradiation peuvent être délimités par ce produit, il est également utilisé pour le suivi des effets et des séquelles au niveau du système lymphatique, après radiothérapie exo et endolymphatique. La lymphoscintigraphie a l'aide de cette spécialité est une alternative à celle réalisée à l'aide du sulfure colloïdal marqué au technetium dans Ia recherche de ganglions sentinelles. ASMR SOLCO-NANOCOLL ne présente pas d'amélioration du service médical rendu par rapport aux autres techniques scintigraphiques. Stratégie La place du SOLCO-NANOCOLL est importante dans Ia stratégie diagnostique de Ia recherche de diagnostique métastases osseuses, de foyers inflammatoires et dans Ia lymphoscintigraphie. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 8/15 Avis 1 09 ANALYSE DES DONNEES DISPONIBLES L'AMM dans cette indication ayant été octroyée sur la base d'un usage bien établi, les données d'efficacité, issues d'une recherche bibliographique seront listées succinctement. Rappel sur les critères de performance diagnostique : Tous les calculs de performance diagnostique sont réalisés à partir de ce tableau : Standard de vérité* Positif Négatif Biopsie du /des Positif a (vrai positif) b (faux positif) ganglion(s) sentinelle(s) Négatif c (faux négatif) d (vrai négatif) *Selon les études, le standard de vérité est alternativement : l'examen de l'ensemble des ganglions, sentinelles ou non, obtenus par curage ganglionnaire, vrai standard de vérité. la coloration au bleu patenté, qui correspond davantage à une méthode de référence. Les cas de récidives locales alors que le ganglion sentinelle identifié par NANOCOLL avait été considéré pathologiquement négatif. Les performances diagnostiques mesurées pour NANOCOLL sont : - la sensibilité a / (a c). Cette performance indique la proportion de vrais positifs parmi les malades. Lorsqu'un test a une valeur élevé de sensibilité, un résultat négatif du test est particulièrement utile, car il permet d'éliminer un diagnostic avec une certaine assurance. - la valeur prédictive négative VPN d / (d c). Il s'agit de la probabilité d'être non-malade lorsque le test est négatif. - le taux de faux négatifs c / (a c) 1 sensibilité. Ce taux correspond à la proportion de cas o le test a été négatif alors que le standard de vérité est positif. - précision globale (a d) / (a c d) 09. 1 Efficacité La recherche bibliographique a porté sur la période de 1997 à 2017 en sélectionnant dans Pubmed : NANOCOLL , 99mTc nanocolloïd , lymphoscintigraphy et sentinel lymph node . Sur la période 2012-2017, plus de 600 références bibliographiques ont été retrouvés. Les études retenues devaient mettre en évidence l'intérêt de la technique du ganglion sentinelle avec NANOCOLL dans la détermination du diagnostic, du stade de la tumeur et la prise en charge des patients en particulier dans le cas des cancers du sein, du mélanome, des cancers de la prostate, du pénis, des tumeurs de la tête et du cou et des cancers pelviens féminins. Les études prospectives, revue, études de cohortes et méta-analyses ont été retenues. Au total 34 études bibliographiques ont été fournies par le laboratoire, mais 2 études pour lesquelles il n'existait pas d'article en français ou en anglais ont été exclus de l'analyse2, 3. Sur les 32 études analysées, les performances diagnostiques étudiées ont notamment été : les taux de détection du ganglion sentinelle, taux de localisation à l'échelle du patient, le taux de faux négatifs, valeur prédictive négative, sensibilité et spécificité de la technique. Dans le cancer du sein, 9 études ont été fournies par le laboratoire4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Selon les études, et lorsque les données étaient disponibles, le taux de détection du ganglion sentinelle est compris entre 85 et 100 % (disponible dans 5 études) et le taux de faux négatif est compris entre 1, 7 et 9, 6 % (disponible dans 2 études). Dans le mélanome, 4 études ont été fournies par le laboratoire, mais deux d'entre elle n'ont pas été retenue, car seul le résumé étant disponible en anglais, l'article complet étant en langue locale2, 3. Dans l'une des 2 études retenues, le taux de détection du ganglion sentinelle a été de 98 % avec un taux de faux négatif de 2 %12, et dans l'autre étude le taux d'identification du ganglion sentinelle a été de 100 %13. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 9/15 Avis 1 Dans le cancer de la prostate, dans les 4 études présentées14, 15, 16, 17, le taux de détection du ganglion sentinelle a été compris entre 92, 6 et 97, 6 % (disponible dans 2 études) et le taux de faux négatif compris entre 2, 9 et 6 % (disponible dans 2 études). Dans le cancer du pénis, dans les 3 études présentées18, 19, 20, le taux de détection du ganglion sentinelle a été de 97 % (disponible dans 1 étude) et le taux de faux négatif était compris entre 4 et 7 % (disponible dans les 3 études). Dans le cancer de la tête et du cou, dans les 6 études présentées21, 22, 23, 24, 25, 26, le taux de détection du ganglion sentinelle a été compris entre 96 et 100 % (disponible dans 4 études) et le taux de faux négatif était compris entre 2 et 14 % (disponible dans les 3 études). Dans les cancers pelviens chez la femme, dans les 6 études présentées27, 28, 29, 30, 31, 32, le taux de détection du ganglion sentinelle a été compris entre 91 et 100 % (disponible dans les 6 études) et le taux de faux négatif était de 7, 7 % (disponible dans 1 étude). 09. 2 Tolérance 9. 2. 1 Données issues des PSUR D'après le dernier PSUR disponible, couvrant la période du 1er Décembre 2009 au 30 Novembre 2012, l'exposition cumulée à NANOCOLL extrapolé depuis les données de vente était estimé à 11 201 450 patients. Au total, 60 patients ont présenté des effets indésirables. Pour 18 patients, un total de 20 effets indésirables grave ont été rapportés concernant des troubles du système immunitaire (n 15) , des troubles du système nerveux (n 1), trouble respiratoire, thoracique et médiastinal (n 2), trouble de la peau et du tissu cutanée (n 1), troubles généraux et au site d'administration (n 1), sans précision sur le libellé des troubles. Aucun signal n'est en cours pour NANOCOLL. 9. 2. 2 Données issues du RCP Dans la rubrique 4. 8 Effets indésirables il est indiqué : Dans les essais cliniques portant sur 553 patients, les effets indésirables les plus fréquemment observés sont les suivants : irritation au site d'injection (0, 7% ; 4 patients sur 553) douleur au site d'injection (0, 2% ; 1 patient sur 553) Les autres effets indésirables étaient peu fréquents, d'une sévérité légère et de courte durée. 09. 3 Qualité de vie Sans objet HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 10/15 Avis 1 09. 4 Résumé & discussion Le libellé de l'indication de la spécialité NANOCOLL, produit radiopharmaceutique à usage diagnostique a été modifié en précisant l'utilisation dans la détection du ganglion sentinelle par lymphoscintigraphie et détection peropératoire en vue d'une biopsie radio-guidée dans des tumeurs malignes telles que le mélanome, le cancer du sein, de la prostate, du pénis, de la tête et du cou, les cancers pelviens chez la femme (col de l'utérus et vulve) . Cette indication est basée sur un usage bien établi des nanocolloïdes dans l'identification du ganglion sentinelle. Les données d'efficacité sont issues de 32 études bibliographiques fournies par le laboratoire et couvrent l'ensemble des indications (cancer du sein n 9 études, mélanome n 2 études, cancer de la prostate n 4, cancer du pénis n 3, cancer de la tête et du cou n 6, cancer pelviens chez la femme n 6). Selon les études, les performances diagnostiques étudiées ont notamment été : les taux de détection du ganglion sentinelle, taux de localisation à l'échelle du patient, le taux de faux négatifs, valeur prédictive négative, sensibilité et spécificité de la technique. Les valeurs obtenues correspondaient à ce qui est attendu en termes de performances diagnostiques pour l'utilisation dans la technique du ganglion sentinelle : le taux de détection du ganglion sentinelle a été compris entre 85 et 100 % et le taux de faux négatif a été compris entre 1, 7 et 14 %. Discussion : Compte tenu : - de l'usage bien établi des nanocolloïdes dans l'identification du ganglion sentinelle. - des performances diagnostiques avec un taux de détection du ganglion sentinelle compris entre 85 et 100 % et un taux de faux négatif compris entre 1, 7 et 14 %. - de l'absence de données comparatives robustes versus les autres comparateurs cliniquement pertinents. - l'impact positif sur l'organisation des soins avec le délai d'injection de LYMPHOSEEK qui peut être de 15 minutes à 30 heures avant la chirurgie, cet intervalle de temps permettant une plus grande flexibilité dans l'organisation par rapport aux autres produits radiopharmaceutiques. il est attendu un impact sur la morbi-mortalité grâce à l'amélioration de la prise en charge des patients, à la tolérance plus favorable de la détection du ganglion sentinelle, en évitant des curages ganglionnaires, au même titre que les médicaments déjà disponibles. La comparaison intra-patient versus les autres médicaments radiopharmaceutiques ne pouvait pas être réalisé étant donné qu'il n'est pas acceptable d'exposer 2 fois le même patient à des rayonnements ionisant. En revanche, une comparaison indirecte robuste aurait été nécessaire pour pouvoir positionner les médicaments radiopharmaceutiques entre eux. En conséquence, NANOCOLL contribue à répondre au besoin médical au même titre que les autres médicaments radiopharmaceutiques utilisés dans la détection du ganglion sentinelle. 09. 5 Programme d'études Sans objet. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 11/15 Avis 1 010 PLACE DANS LA STRATEGIE THERAPEUTIQUE Le résumé des caractéristiques du produit doit être respecté. L'usage de ce médicament chez la femme enceinte ou allaitante doit respecter le RCP Pour identifier les ganglions sentinelles 2 types de traceurs lymphotropes sont disponibles : - les traceurs colorimétriques avec notamment le bleu patenté, - les traceurs radiopharmaceutiques (méthode isotopique). Ces 2 techniques peuvent être utilisées seules, mais sont le plus souvent associées pour augmenter le taux de détection et diminuer le taux de faux négatifs1. En pré opératoire, la localisation du traceur radioactif peut être suivie sous gamma caméra. A partir des images scintigraphiques obtenues, des repères cutanés sont tracés au niveau du/des ganglion(s) repéré(s) en vue de leur exérèse. La méthode colorimétrique avec le bleu patentée permet de s'assurer au moment de l'exérèse, que le GS a bien été prélevé. Le chirurgien devra toujours réaliser une palpation du champ opératoire après prélèvement des GS afin de repérer un éventuel ganglion, ni bleu, ni fixant, mais très suspect (ganglion dur ou détruit par une métastase massive)1. La détection du ganglion sentinelle nécessite le savoir-faire technique et l'expérience, de plusieurs professionnels de santé pour garantir le succès de sa réalisation33. On parle de courbe d'apprentissage pour les professionnels de santé débutant dans l'utilisation de la technique. D'après avis d'expert et selon le CNGOF34, pour qu'un débutant dans la technique du GS devienne expérimenté, de 50 à 100 examens doivent être réalisés, et validés par un chirurgien ayant également validé sa propre courbe d'apprentissage. L'utilisation des traceurs radiopharmaceutiques ou colorimétriques ne doit être faite que lorsque la technique du GS elle-même est pertinente et recommandée. Place de NANOCOLL dans la stratégie thérapeutique NANOCOLL est un médicament de première intention lorsque la technique du ganglion sentinelle est recommandée, au même titre que les autres médicaments radiopharmaceutiques utilisés dans cette indication. Par ailleurs, la Commission souligne que la détection du ganglion sentinelle dans ces différents types de cancer implique une courbe d'apprentissage des professionnels de santé pour garantir le succès de sa réalisation. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 12/15 Avis 1 2 011 CONCLUSIONS DE LA COMMISSION 4 Considérant l'ensemble de ces informations et après débat et vote, la Commission estime : 6 011. 1 Service Médical Rendu 7 Le caractère de gravité de l'affection n'est connu qu'au terme de l'exploration par 8 lymphoscintigraphie. Les résultats conditionnent le devenir clinique des patients (pronostic et 9 décision thérapeutique). 10 Il s'agit d'un médicament à visée diagnostique. 11 Le rapport efficacité/effets indésirables est important. 12 Il existe d'autres produits radiopharmaceutiques utilisés dans cette indication. 13 Il s'agit d'un médicament de première intention lorsque la technique du ganglion sentinelle est 14 requise dans le cadre du bilan diagnostique des tumeurs malignes telles que le mélanome, le 15 cancer du sein, de la prostate, du pénis, de la tête et du cou, les cancers pelviens chez la femme 16 (col de l'utérus et vulve). 18 Intérêt de santé publique 19 Compte tenu de : 20 - la gravité potentielle de la maladie détectée et de l'intérêt d'éviter un curage ganglionnaire 21 et ces séquelles, lorsque celui-ci n'est pas nécessaire, 22 - l'incidence importante des différents cancers o la détection du GS peut être réalisée avec 23 une population cible estimée à 41 000 patients annuels, 24 - le besoin médical déjà couvert par d'autres spécialités radiopharmaceutiques, 25 - l'absence de réponse nouvelle au besoin déjà couvert par d'autres spécialités 26 radiopharmaceutiques, 27 - l'impact sur la morbi-mortalité et sur la qualité de vie en évitant un curage ganglionnaire, 28 comme les autres spécialités radiopharmaceutiques, 29 - l'absence d'impact sur l'organisation des soins. 30 NANOCOLL n'est pas susceptible d'avoir un impact sur la santé publique. 32 En conséquence, la Commission considère que le service médical rendu par NANOCOLL 33 est important dans le nouveau libellé de l'indication de l'AMM. 35 La Commission donne un avis favorable à l'inscription sur la liste des spécialités agréées à 36 l'usage des collectivités dans le nouveau libellé de l'indication et aux posologies de l'AMM. 38 011. 2 Amélioration du Service Médical Rendu 39 Prenant en compte : 40 - La confirmation des performances diagnostiques dans chacune des indications 41 établie sur la base d'une revue de la littérature, 42 - l'impact sur la morbi-mortalité et la qualité de vie en évitant un curage ganglionnaire, 43 comme les autres spécialités radiopharmaceutiques, 44 - l'absence de données comparatives robustes versus les autres médicaments 45 radiopharmaceutiques, 46 - le besoin médical à disposer d'alternatives et l'usage bien établi des nanocolloïdes 47 dans la détection du ganglion sentinelle, 48 NANOCOLL n'apporte pas d'amélioration du service médical rendu (ASMR V), par rapport 49 aux autres médicaments radiopharmaceutiques indiqués dans la détection du ganglion 50 sentinelle. HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 13/15 Avis 1 2 011. 3 Population cible 3 La population cible correspond au nombre de patients susceptibles de bénéficier d'un examen de 4 détection du ganglion sentinelle dans des tumeurs malignes telles que le mélanome, le cancer du 5 sein, de la prostate, du pénis, de la tête et du cou, les cancers pelviens chez la femme (col de 6 l'utérus et vulve). 8 Face au contexte d'utilisation seulement dans certaines formes et certains stades de cancer, la 9 population cible a été approchée à partir des données de population rejointe, issues à la fois : 10 - de la base nationale de données PMSI MCO35, malgré les limites inhérentes à l'utilisation de ces 11 bases de données (incertitude sur la bonne utilisation de la technique selon les recommandations 12 de réalisation de la technique). 13 - des données exhaustives de remboursement actualisées dans le DCIR. 15 Ainsi, l'analyse de ces base a permis d'identifier sur l'année 2017, que ce soit en ville ou à 16 l'hôpital, la réalisation chez 41 000 patients des actes d' examen anatomopathologique de pièces 17 d'exérèse de ganglions lymphatiques sentinelles (codes FCQX005, FCQX007, FCQX008). 19 Conclusion 20 Compte tenu de ces éléments, la population cible de NANOCOLL peut être estimée au minimum à 21 41 000 patients. Cette population est probablement sous-estimée car toutes les réalisations des 22 techniques du ganglion sentinelle n'aboutissent pas systématiquement à un examen 23 anatomopathologique. SFMN. Guide pour la rédaction de protocole pour la recherche de ganglion sentinelle dans le cancer du sein, le mélanome et d'autres indications. Version 3. 0 mise à jour le 29/03/2010. Kraft O. Problems of detection and biopsy examination of sentinel lymph nodes in malignant melanomas and in breast carcinoma. Cas Lek Cesk. 2004 ; 143 : 396-400. Ortn-Pérez J, Vidal-Sicart S, Doménech B, Rub S, Lafuente S, Pons F, In-transit sentinel lymph nodes in malignant melanoma. What is their importance ? , Rev Esp Med Nucl. 2008 Veronesi U, Paganelli G et al. Sentinel-node biopsy to avoid axillary dissection in breast cancer with clinically negative lymph-nodes. The Lancet 1997 ; 349 : 1864-7. Veronesi U, Paganelli G et al. 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J Gynecol Obstet Biol Reprod 2010 ; 39 : S1- S342 La base nationale de données PMSI MCO est constituée de l'agrégation des fichiers de RSA (résumé de sortie anonyme) transmis et validés par les établissements de santé ayant une activité d'hospitalisation en médecine, chirurgie, obstétrique (MCO). HAS - Direction de l'Evaluation Médicale, Economique et de Santé Publique 15/15 Avis 1 | HAS | Scientific |
Dihydroquinazolinones à action tranquillisante et anticonvulsivante de longue durée | WMT16 | Scientific |
Sevrage aux benzodiazépines des sujets dépendants aux opiacés en traitement de substitution | WMT16 | Scientific |
Les Salmonellae du Congo belge. VI | WMT16 | Scientific |
Etude sur le frottement : les botiers auto-ligaturants | WMT16 | Scientific |
Carotinémie chez une femme enceinte | WMT16 | Scientific |
Les atteintes hépatiques subaigus et chroniques d'origine médicamenteuse | WMT16 | Scientific |
Lombalgies et sciatiques. Le traitement chirurgical | WMT16 | Scientific |
Activité physique : contextes et effets sur la santé - Synthèse et recommandations Sylvain Aquatias, Jean-François Arnal, Daniel Rivière, Jean Bilard, Jean-Paul Callède, Jean-Marie Casillas, Marie Choquet, Charles Cohen-Salmon, Daniel Courteix, Martine Duclos, et al. To cite this version : Sylvain Aquatias, Jean-François Arnal, Daniel Rivière, Jean Bilard, Jean-Paul Callède, et al. Activ- ité physique : contextes et effets sur la santé - Synthèse et recommandations. [Rapport de recherche] Institut national de la santé et de la recherche médicale(INSERM). 2008, 168 p. , références bibli- ographiques disséminées. Le rapport intégral dénombre 832 p. , les conditions pour se le procurer sont précisées page 165 de la synthèse. hal-01570655 HAL Id : hal-01570655 Submitted on 31 Jul 2017 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. fascicule-act-ph-pdeb 5/03/08 11 : 49 Page 1 Activité physique Contextes et effets sur la santé fascicule-act-ph-pdeb 5/03/08 11 : 49 Page 2 Activité physique Contextes et effets sur la santé ISBN 978-2-85598-863-2 Les éditions Inserm, 2008 101 rue de Tolbiac, 75013 Paris Dans la même collection Asthme et rhinites d'origine professionnelle. 2000 Lombalgies en milieu professionnel. Quels facteurs de risques et quelle prévention ? 2000 Dioxines dans l'environnement. Quels risques pour la santé ? 2000 Hormone replacement therapy. Influence on cardiovascular risk ? 2000 Rythmes de l'enfant. De l'horloge biologique aux rythmes scolaires. 2001 Susceptibilités génétiques et expositions professionnelles. 2001 Éducation pour la santé des jeunes. Démarches et méthodes. 2001 Alcool. Effets sur la santé. 2001 Cannabis. Quels effets sur le comportement et la santé ? 2001 Asthme. Dépistage et prévention chez l'enfant. 2002 Déficits visuels. Dépistage et prise en charge chez le jeune enfant. 2002 Troubles mentaux. Dépistage et prévention chez l'enfant et l'adolescent. 2002 Alcool. Dommages sociaux, abus et dépendance. 2003 Hépatite C. Transmission nosocomiale. État de santé et devenir des personnes atteintes. 2003 Santé des enfants et des adolescents, propositions pour la préserver. Expertise opérationnelle. 2003 Tabagisme. Prise en charge chez les étudiants. 2003 Tabac. Comprendre la dépendance pour agir. 2004 Psychothérapie. Trois approches évaluées. 2004 Déficiences et handicaps d'origine périnatale. Dépistage et prise en charge. 2004 Tuberculose. Place de la vaccination dans la maladie. 2004 Suicide. Autopsie psychologique, outil de recherche en prévention. 2005 Cancer. Approche méthodologique du lien avec l'environnement. 2005 Trouble des conduites chez l'enfant et l'adolescent. 2005 Cancers. Pronostics à long terme. 2006 Éthers de glycol. Nouvelles données toxicologiques. 2006 Déficits auditifs. Recherches émergentes et applications chez l'enfant. 2006 Obésité. Bilan et évaluation des programmes de prévention et de prise en charge. 2006 La voix. Ses troubles chez les enseignants. 2006 Dyslexie, dysorthographie, dyscalculie. Bilan des données scientifiques. 2007 Maladie d'Alzheimer. Enjeux scientifiques, médicaux et sociétaux. 2007 Croissance et puberté. Évolutions séculaires, facteurs environnementaux et génétiques. 2007 Ce logo rappelle que le code de la propriété intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit la photocopie à usage collectif sans autorisation des ayants-droits. Le non-respect de cette disposition met en danger l'édition, notamment scientifique. Toute reproduction, partielle ou totale, du présent ouvrage est interdite sans autorisation de l'éditeur ou du Centre français d'exploitation du droit de copie (CFC, 20 rue des Grands-Augustins, 75006 Paris). m r e s n I C S D I , f f o k i l i u o K e u q i r é d é r F e u q h p a r g n o i t p e c n o c : e r u t r e v u o C fascicule-act-ph-pdeb 5/03/08 11 : 49 Page 3 Activité physique Contextes et effets sur la santé Synthèse et recommandations Expertise collective m r e s n I C S D I , f f o k i l i u o K e u q i r é d é r F e u q h p a r g n o i t p e c n o c : e r u t r e v u o C fascicule-act-ph-pdeb 5/03/08 11 : 49 Page 4 Pages Romain(fascicule). fm Page V Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM Ce document présente la synthèse et les recommandations du groupe d'experts réunis par l'Inserm dans le cadre de la procédure d'expertise collective (annexe), pour répondre à la demande du ministère de la Jeunesse, des Sports et de la Vie associativea concernant l'activité physique, ses contextes et ses effets sur la santé. Ce travail s'appuie sur les données scientifiques disponibles en date du second semestre 2007. Près de 2 000 articles ont constitué la base documentaire de cette expertise. Le Centre d'expertise collective de coordination de cette expertise collective. l'Inserm a assuré la a. Désignation en vigueur jusqu'au mois de juin 2007. V Pages Romain(fascicule). fm Page VI Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM Pages Romain(fascicule). fm Page VII Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM Groupe d'experts et auteurs Sylvain AQUATIAS, Université de Limoges, Institut universitaire de for- mation des matres, PPF Interactions didactiques et langages / GRESCO (groupe de recherche en sociologie du Centre Ouest) Jean-François ARNAL, Inserm U 858, Institut de médecine moléculaire de Rangueil (I2MR), Toulouse ; Fabien PILLARD, Service d'exploration de la fonction respiratoire et de médecine du sport, Hôpital Larrey, Toulouse ; Daniel RIVIÈRE, Service d'exploration de la fonction respiratoire et de médecine du sport, Clinique des voies respiratoires, Hôpital Larrey, Toulouse Jean BILARD, EA 4206, Conduites addictives de performance et santé, Université Montpellier I, Montpellier Jean-Paul CALLÈDE, CNRS UMR 8598, Groupe d'étude des méthodes de l'analyse sociologique, Maison des sciences de l'homme, Paris Jean-Marie CASILLAS, Inserm U 887, Motricité et plasticité, Pôle de rééducation et réadaptation, CHU, Dijon Marie CHOQUET, Inserm U 669, Troubles du comportement alimentaire et santé mentale des adolescents, Maison des adolescents, Hôpital Cochin, Paris Charles COHEN-SALMON, Inserm U 676, Physiopathologie, conséquen- ces fonctionnelles et neuroprotection des atteintes du cerveau en déve- loppement, Hôpital Robert Debré, Paris Daniel COURTEIX, Laboratoire de biologie de l'activité physique et sportive, EA 3533, Université Blaise Pascal, UFR STAPS, Clermont- Ferrand II Martine DUCLOS, Service de médecine du sport et des explorations fonc- tionnelles, CHU Gabriel Montpied, Centre de recherche en nutrition humaine (CRNH-Auvergne), INRA UMR 1019, Université Clermont I, Clermont-Ferrand Pascale DUCHÉ, Laboratoire de biologie de l'activité physique et sportive, EA 3533, Université Blaise Pascal, UFR STAPS, Clermont-Ferrand II Charles-Yannick GUEZENNEC, Pôle départemental de médecine du sport de l'Essonne, Centre national du rugby, Marcoussis Patrick MIGNON, Laboratoire de sociologie du sport, Institut national du sport et de l'éducation physique (INSEP), Paris Jean-Michel OPPERT, Inserm U 557, Épidémiologie nutritionnelle, Centre de recherche en nutrition humaine le-de-France ; Service de nutrition, Hôpital Pitié-Salpêtrière (AP-HP), Paris ; Université Pierre et Marie Curie, Paris VII Pages Romain(fascicule). fm Page VIII Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM Christian PREFAUT, Inserm ERI 25, Muscle et pathologies, Service central de physiologie clinique, Hôpital Arnaud de Villeneuve, Montpellier Pierre ROCHCONGAR, Unité de biologie et médecine du sport, CHU de Rennes, Rennes Anne VUILLEMIN, École de santé publique, Faculté de médecine, Université Henri Poincaré, Nancy I, Vandoeuvre lès Nancy Ont présenté une communication François DUFOREZ, Damien LEGER, Centre du sommeil et de la vigilance, Hôtel-Dieu, Paris Brian MARTIN, Office fédéral du sport, Haute école fédérale, Macolin, Suisse Francesca RACIOPPI, Organisation mondiale de la santé (OMS), Rome, Italie Angélo TREMBLAY, Service de médecine sociale et préventive, Université de Laval, Québec Wanda WENDEL-VOS, Centre de prévention santé, Institut national santé et environnement, Bilthoven, Pays-Bas Ont fait une relecture critique Martine BUNGENER, Cermes (Centre de recherche médecine, science, santé et société), CNRS UMR 8169 Inserm U 750, EHESS, Université Paris-XI, Villejuif Didier MAINARD, Physiopathologie et pharmacologie articulaires, UMR CNRS 7561, Service de chirurgie orthopédique, Hôpital central, Nancy Coordination scientifique, éditoriale, bibliographique et logistique Fabienne BONNIN, attachée scientifique, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris Catherine CHENU, attachée scientifique, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris Véronique DUPREZ, chargée d'expertise, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris Jeanne ÉTIEMBLE, directrice, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris Cécile GOMIS, secrétaire, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris Anne-Laure PELLIER, attachée scientifique, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris Chantal RONDET-GRELLIER, documentaliste, Centre d'expertise collective de l'Inserm, Faculté de médecine Xavier-Bichat, Paris VIII Pages Romain(fascicule). fm Page IX Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM Sommaire Avant-propos . XIII Synthèse. Un peu d'histoire permet de comprendre la situation française en matière de sport et d'activité physique. Qu'en est-il dans les autres pays par comparaison avec la France ? . En France, les politiques sont-elles orientées vers la promotion du sport pour la santé ? . L'état des lieux de la pratique dans la population dépend fortement de la définition donnée à l'activité physique . La pratique d'une activité physique ou sportive est influencée par les facteurs d'insertion sociale qui jouent sur les motivations individuelles. Des changements environnementaux sont susceptibles de moduler le niveau d'activité physique pour tous. La promotion de la santé par l'activité physique s'inscrit dans une politique de changement des comportements et d'aménagement urbain . Les études d'intervention montrent qu'il est possible d'augmenter l'activité physique de la population. Évaluer l'impact de l'activité physique sur la santé nécessite de disposer d'outils pertinents de mesure des niveaux de cette activité . Les études épidémiologiques montrent que l'activité physique régulière diminue la mortalité. La pratique régulière d'activités physiques d'intensité modérée contribue au bien-être et à la qualité de vie. Les études confirment que l'activité physique conditionne la fonction musculaire . 1 2 8 10 17 21 24 28 30 35 38 40 43 IX Pages Romain(fascicule). fm Page X Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM L'activité physique contribue à l'acquisition et au maintien du capital osseux mais pas dans n'importe quelles conditions. En protégeant les vaisseaux l'activité physique contribue à la prévention des maladies cardiovasculaires . L'activité physique entrane des effets variables sur le système immunitaire . L'activité physique contribue au bon fonctionnement du cerveau. Des facteurs génétiques pourraient conditionner l'effet de l'activité physique. L'activité physique est la meilleure prévention des maladies cardiovasculaires et constitue un élément important de leur traitement. L'activité physique est un traitement à part entière de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) . La pratique régulière d'une activité physique et sportive permet de limiter le gain de poids et participe à son contrôle . L'activité physique réduit le risque de développer un cancer du sein et du côlon. L'activité physique, pratiquée de façon régulière, agit dans la prévention et le traitement des maladies ostéoarticulaires et dégénératives. L'activité physique pratiquée de façon excessive augmente les risques de traumatismes . L'activité physique est un facteur d'équilibre de la santé mentale . L'activité physique intensive peut-elle devenir une addiction ? . L'activité physique et sportive est un facteur de développement chez l'enfant et l'adolescent mais comporte également des risques. L'activité physique et sportive présente des effets spécifiques aux différents âges de la vie de la femme . 49 52 54 56 60 63 67 69 73 77 79 82 85 89 92 X Pages Romain(fascicule). fm Page XI Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM L'activité physique d'intensité modérée intervient de manière très positive sur la santé des personnes âgées . Les connaissances actuelles permettent d'aboutir à des recommandations générales pour l'adulte . Des recommandations spécifiques ont été publiées pour l'adulte au-delà de 65 ans et chez le patient atteint de maladie chronique de plus de 50 ans . Recommandations . Annexe Expertise collective Inserm . 98 100 104 109 141 XI Pages Romain(fascicule). fm Page XII Thursday, March 6, 2008 5 : 44 PM Avant propos(fascicule). fm Page XIII Thursday, March 6, 2008 5 : 02 PM Avant-propos Dans les pays industrialisés, l'évolution du mode de vie s'accom- pagne d'un abandon progressif de la dépense physique dans les activités professionnelles comme dans celles de la vie courante. Si le labeur physique excessif dans les périodes antérieures a con- tribué à un vieillissement prématuré de la population, aujourd'hui, l'accroissement du travail sédentaire tend à priver une majorité d'individus d'une stimulation physique nécessaire au bon équilibre et à la santé. L'épidémie d'obésité et l'accroisse- ment de maladies chroniques, telles que les maladies cardiovas- culaires, sont souvent mis en relation avec ce phénomène. Cette réalité interpelle les pouvoirs publics et les professionnels des champs sanitaire et sportif qui s'interrogent sur leur capacité à agir sur les habitudes de vie, le bien-être et la santé de la population par différentes stratégies de promotion de l'activité physique. Bouger est ainsi devenu un nouvel enjeu de santé publique. S'il est communément admis que l'activité physique régulière est bonne pour la santé, notamment pour prévenir ou contri- buer au traitement de certaines maladies chroniques, la relation entre activité physique ou sportive et santé est beaucoup plus complexe qu'il n'y parat. Cette relation dépend en effet de nombreux paramètres individuels tels que l'âge, le genre, l'état de santé, les déterminants psychosociologiques mais également des caractéristiques de l'activité elle-même, son volume et sa fréquence au cours de la vie. Le ministère de la Jeunesse, des Sports et de la Vie associativeb a sollicité l'Inserm pour la réalisation d'une expertise collective, à partir des connaissances scientifiques et médicales, concernant les effets sur la santé de l'activité physique et sportive en termes de b. Désignation en vigueur jusqu'au mois de juin 2007. XIII Avant propos(fascicule). fm Page XIV Thursday, March 6, 2008 5 : 02 PM bénéfices et de risques. Le dopage qui constitue un domaine d'investigation en tant que tel est exclu du cadre de l'expertise. L'Inserm a réuni un groupe pluridisciplinaire d'experts compé- tents dans le champ de la sociologie, épidémiologie, physiologie, clinique, biologie, psychologie, santé publique. Au cours de 13 séances de travail, le groupe a analysé et synthétisé la littéra- ture scientifique et médicale internationale pour aborder les questions suivantes : Quelles sont les conséquences de l'évolution des modes de vie sur l'activité physique dans la vie courante ? Quelles sont les données chiffrées récentes sur l'activité physique et sportive en France selon le sexe, l'âge et le niveau socioéconomique ? Comment la France se situe-t-elle par rapport aux autres pays ? Quel est le contexte socio-historique de la pratique sportive en France et quels sont les fondements des politiques du sport ? Quels sont les déterminants psychosociologiques et environ- nementaux qui conditionnent l'adhésion à l'activité physique et sportive ? Quelles sont les stratégies de promotion de l'acti- vité physique qui en découlent ? Quels sont les outils et méthodes pour mesurer l'activité phy- sique en particulier celle de la vie courante ? Quelles sont les évidences épidémiologiques concernant le lien entre activité physique et diminution de la mortalité ? Quels sont les effets de l'activité physique sur le bien-être, la qualité de vie, le sommeil ? Que sait-on des effets de l'activité physique sur les grandes fonctions de l'organisme : fonction musculaire, capital osseux, système ostéo-articulaire, système cardiovasculaire, fonctions cérébrales, système immunitaire, contrôle du poids ? Quels sont les effets en terme de prévention des maladies ? Quels sont les données sur les bienfaits et les risques de l'activité physique chez les patients atteints de maladies cardio- vasculaires, cancers, pathologies broncho-pulmonaires, trou- bles musculo-squelettiques, obésité ? Quels sont les types de pratiques, la fréquence et l'intensité nécessaires pour protéger contre ces maladies ou leurs facteurs de risque et pour contri- buer au traitement ? XIV Avant propos(fascicule). fm Page XV Thursday, March 6, 2008 5 : 02 PM Quels sont les traumatismes et leurs conséquences liés au sport et à l'activité physique ? Existe-t-il des contextes favori- sant la dépendance au sport (contexte social, type de personna- lité, sexe, âge) ? Que connat-on sur les déterminants génétiques associés à la performance ? Quels sont les bénéfices et risques de l'activité physique dans certaines populations (enfants, femmes, athlètes, personnes âgées, personnes handicapées) au niveau de la santé physique et mentale ? Quelles caractéristiques doit présenter l'activité phy- sique aux différents âges pour être bénéfique sur la santé ? Quelles sont les recommandations fondées sur les connais- sances pour la population générale adulte, les enfants, les per- sonnes âgées et les populations pathologiques ? Pour compléter son analyse, le groupe d'experts a auditionné plusieurs intervenants dans les domaines de la recherche sur les stratégies de promotion de l'activité physique et les approches environnementales, les effets de l'activité physique sur le som- meil et les études en économie de la santé. XV Avant propos(fascicule). fm Page XVI Thursday, March 6, 2008 5 : 02 PM Synthese(fascicule). fm Page 1 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse L'activité physique peut s'effectuer dans différents contextes. Elle peut être liée à l'activité professionnelle, se pratiquer à l'occasion de loisirs ou au cours de travaux domestiques et éga- lement s'intégrer aux déplacements. Pour une grande partie de la population, l'exercice physique n'est plus aujourd'hui associé aux activités professionnelles et aux déplacements de la vie quotidienne. L'accroissement du travail sédentaire et des activités récréatives physiquement passives (télévision, jeux vidéo) a diminué la dépense énergétique venant équilibrer les apports. L'activité physique dépend donc principalement chez l'adulte de sa motivation à la pratiquer au cours de ses loisirs de manière spontanée ou dans un club ou une association sportive. Le nombre de pra- tiquants hors club est beaucoup plus important qu'autrefois ; on constate qu'un pratiquant sur quatre accomplit aujourd'hui sa pratique dans un cadre associatif contre un sur deux en 1985. La France se caractérise par une multitude d'initiatives locales qui, par leurs objectifs et leurs impacts, favorisent bien un sport pour tous . Cependant, comment s'articule la probléma- tique de la santé avec les autres objectifs de l'activité sportive ? La prise en considération de l'activité physique comme compo- sante essentielle de la santé apparat encore timide. La question est de savoir comment l'impulsion donnée au niveau de l'État et le déploiement des initiatives locales peu- vent endiguer la généralisation de la sédentarité. De façon générale, les modèles utilisés dans les interventions sont des modèles socio-écologiques du comportement, qui renvoient aux interactions dynamiques entre les individus et leur environnement physique et socio-culturel. Par ailleurs, les messages de promotion doivent être fondés sur le bilan critique des travaux scientifiques qui ont étudié les 1 Synthese(fascicule). fm Page 2 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé effets de l'activité physique et sportive sur la qualité de vie et la morbi-mortalité. De même, il est important de connatre par quels mécanismes l'activité physique agit sur les grandes fonc- tions de l'organisme. C'est à partir de ces connaissances que des recommandations pour l'activité physique et les modalités de sa pratique en population générale peuvent être élaborées. Les travaux étudiant l'effet de l'activité physique dans les populations atteintes de pathologies chroniques et chez les per- sonnes âgées se sont très largement développés ces dernières années. Ils ont permis d'aboutir à la définition de recommanda- tions spécifiques et consensuelles au plan international. Un peu d'histoire permet de comprendre la situation française en matière de sport et d'activité physique Les origines du sport , en France, sont à la fois anciennes et multiples (instruction militaire, gymnastique scolaire, sports athlétiques). Au tout début des années 1920, les politiques publiques en matière de sport croisent une autre histoire débu- tée dans les années 1880, celle de la pratique sportive par le biais des clubs (pour l'essentiel les Athletics importés d'Outre- Manche). Composantes importantes de la société civile, les associations sportives continuent à se développer, tant elles sont soucieuses de leur autonomie, voire même de leur indépen- dance. Au contact de la puissance publique, ces associations vont contribuer au développement d'un nouvel espace culturel et éducatif autour du sport fait de participation sociale, d'initia- tive, de concertation et de contractualisation. Le contexte socio-historique de la pratique sportive en France peut se subdiviser schématiquement en deux grandes phases d'évolution : une phase initiale de développement des clubs civils qui est antérieure à l'implication directe de la puissance publique dans le domaine sportif (1880-1920) ; 2 Synthese(fascicule). fm Page 3 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse une longue période de soutien et d'accompagnement par étapes successives de l'action sportive des clubs civils par les pouvoirs publics (à partir des années 1920) jusqu'à aujourd'hui. Les années 2000 témoignent d'une différenciation sociale des formes de l'activité sportive, avec des pratiquants de plus en plus nombreux, tandis que les aides de la puissance publique (l'État, les communes, les autres collectivités territoriales) n'ont jamais été aussi importantes. Pendant la phase initiale au cours de laquelle la pratique spor- tive se structure en France, différentes activités physiques comme la gymnastique, le tir, l'escrime, la vélocipédie, le cano- tage ou encore l'aviron sont bien établies et précèdent l'implan- tation des sports athlétiques. Traditionnellement, l'Armée fait appel depuis longtemps à de nombreux exercices physiques comme la marche, la nage, l'escrime, l'équitation, la gymnasti- que. La gymnastique est également pratiquée et enseignée au sein de l'institution scolaire (en particulier dans les collèges et les lycées) qui au début des années 1890 va progressivement s'ouvrir aux jeux de plein air. Ainsi, l'Annuaire de la jeunesse1, qui est une sorte de guide des études et de répertoire des établis- sements d'enseignement, se l'écho de tensions et d'oppositions : La question de l'éducation physique peut revê- tir trois aspects principaux ; on peut la considérer au point de vue athlétique, au point de vue militaire, au point de vue hygiénique . La deuxième période se caractérise par quelques étapes clé au cours desquelles on peut distinguer trois modèles successifs de l'organisation des activités sportives. Jusqu'au milieu des années 1920, le modèle le plus répandu est celui du club sportif (qui est souvent un club omnisports). Dans la mesure du possible, ce club s'efforce de devenir propriétaire de ses propres installations (siège, terrains de sports, vestiaire avec douches et sanitaires). Il s'agit du modèle associatif patrimonial. Après les élections fait 1. Annuaire de la Jeunesse (par MH Vuibert, rue des Écoles, Paris). Chapitre Éducation physique . Paris, Librairie Nony et Cie, 1894 (cinquième année) (VII-1111 p. ), p 3-11 3 Synthese(fascicule). fm Page 4 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé municipales de 1925, diverses municipalités conquises par la gauche développent un équipement communal (stade, gym- nase, piscine, salle dite d'éducation physique et de gymnastique médicale, centres aérés). C'est le modèle municipal d'équipe- ment communal. Le gouvernement du Front populaire favori- sera la généralisation de ces initiatives afin de les étendre à l'ensemble du territoire (pour l'essentiel des communes urbai- nes). Durant l'entre-deux-guerres, les directions de quelques grandes entreprises vont inscrire l'éducation physique, les sports et le contrôle médical au programme de leurs œuvres sociales. Ce modèle paternaliste s'inscrit souvent dans une gestion glo- bale et contrôlée des salariés de l'entreprise2. En résumant l'enchanement des faits politiques, à la veille de l'avènement de la Ve République (1958), l'essentiel de la prati- que sportive se limite aux jeunes, principalement la jeunesse sco- larisée, avec un net avantage pour les garçons par rapport aux filles. Les années 1960 vont connatre plusieurs changements : la modernisation du système sportif engagée par Maurice Herzog, alors ministre des Sports ; la crise du modèle associatif patrimonial dont les installa- tions sportives ne peuvent répondre à la demande sociale ; la mise en place d'une politique municipale d'équipement sportif communal (surtout dans les banlieues o l'habitat col- lectif est dense). Ainsi, un troisième modèle d'organisation de la pratique spor- tive se met en place, celui d'une coopération normalisée. Dans ce modèle, la municipalité fournit les équipements sportifs, rémunère les agents chargés de leur maintenance et distribue les subventions aux clubs. De leur côté, les clubs sportifs favorisent l'encadrement bénévole et la transmission, par l'apprentissage des disciplines sportives, de modèles de culture sportive. Coexistent un modèle communal , qui reconnat la prépon- dérance des municipalités dans l'action sportive locale, et un 2. Michelin (Industriels). Une expérience d'éducation physique. Prospérité, revue trimestriel- le d'organisation scientifique, Clermont-Ferrand, Éditions Michelin, n12, 1932. Les résultats positifs de cette expérience d'application de la méthode hébertiste sont exposés dans la revue en 1936. 4 Synthese(fascicule). fm Page 5 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse modèle libéral qui privilégie son propre réseau d'influence sans s'opposer cependant au pluralisme associatif. Durant les années 1980, le modèle prévalent depuis une ving- taine d'années est traversé par diverses tensions. Il connat tout à la fois une crise d'identité (avec la montée du professionna- lisme et l'importance des enjeux financiers), de croissance (avec l'augmentation des adeptes d'activités physiques et sportives), de légitimité idéologique également. En effet, de nouveaux publics apparaissent (gymnastique volontaire, activités sportives de loisir. ) et demandent de meilleures con- ditions pour accéder aux installations sportives (vestiaires, pis- cine, gymnase. ) et leurs associations souhaitent bénéficier d'une subvention annuelle honorable. Par ailleurs, la massifica- tion de la pratique sportive, en particulier au cours des loisirs, conduit à l'accroissement du nombre d'accidents et de trauma- tismes. Ce phénomène est préoccupant pour le corps médical et a un coût important pour la sécurité sociale, les mutuelles et les assurances. La mise en place de programmes successifs de pré- vention de la délinquance juvénile par le sport dans les quar- tiers dits sensibles va couvrir un domaine d'animation qui n'a aucun équivalent dans les décennies passées. Les clubs sportifs d'entreprise et l'activité sociale des comités d'entreprise composent un autre modèle d'organisation destiné à promouvoir les activités physiques et sportives. Leur essor contribue à la démocratisation des loisirs et à l'innovation pédagogique, voire même à la recherche3. À partir de la fin des années 1980, ces clubs vont être touchés par les transformations de la vie économique et la baisse, sensible à l'échelle du pays, d'une implication des syndicats. La pratique sportive comprend aujourd'hui la pratique sportive de masse organisée par les clubs, le sport de haut niveau qui 3. Mentionnons la série des Cahiers de l'IFOREP , un institut de formation et de recherche lié à la Caisse d'action sociale des industries électriques et gazières (EDF-GDF), dont cer- tains traitent des thèmes qui nous intéressent : Les activités physiques et sportives , n7, 1979 ; Quel sport pour quelle santé ? , 1983 ; Pour le sport , n60, 1990. 5 Synthese(fascicule). fm Page 6 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé relève désormais de clubs plus ou moins professionnels et l'acti- vité physique des sportifs non affiliés à une association. À ces composantes, vient s'ajouter le sport scolaire pratiqué sur une base volontaire dans les établissements de l'enseignement secondaire (en dehors, donc, des heures obligatoires d'éducation physique et sportive ou EPS). Mentionnons également l'émer- gence de la pratique des sports de pleine nature qui ne nécessi- tent pas d'affiliation à un club ou une fédération mais qui ont toutes les caractéristiques d'une pratique sportive notamment par le niveau de technicité (alpinisme, parapente, planche à voile). Ces pratiques correspondant à des classes d'âge et des milieux socio-culturels déterminés s'inscrivent parfois dans des traditions régionales (par exemple le rugby dans le Sud-Ouest). À l'échelle de la commune, en dehors du sport professionnel, on peut identifier plusieurs types de services publics qui recoupent les modèles déjà présentés : un courant associatif simple : c'est le modèle le plus ancien mais il peut s'agir aussi d'un courant émergent lié à l'initiative prise par un groupe de personnes ; un courant associatif contractuel structuré sur la base d'une convention d'objectifs liant le(s) club(s) et la municipalité ; un modèle municipal de service direct à la personne, service qui vient compléter le modèle précédent comme la mise sur pied d'une école municipale de natation, d'une école multi- sports encadrée par des agents municipaux L'offre commerciale d'initiative privée (gymnases clubs, clubs de remise en forme. ) constitue un autre modèle d'organisation. Cette offre lucrative s'adapte bien à l'évolution de la demande sociale : diversification des services, convivialité, proximité du lieu de travail. Un nouveau modèle appelé l'individualisme sportif de masse 4 se dessine. Il pourrait être à l'origine de changements significatifs dans l'amélioration du cadre de vie. Les sportifs 4. HAUMONT A. La pratique sportive. In : Sociologie du sport. HAUMONT A, LEVET JL, THOMAS R (eds). PUF, Paris, 1987 : 63-148 ; Voir p. 86 et suivantes 6 Synthese(fascicule). fm Page 7 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse (individus, famille, groupe d'amis) revendiquent dans les villes la mise en place d'un réseau cohérent de pistes cyclables, l'amé- nagement de parcours (pour la course à pied, le roller, la mar- che) dans les parcs et jardins publics, le long des rives de fleuves ou d'axes rayonnants protégés et réservés donnant accès aux espaces péri-urbains. Grâce à l'éducation physique et sportive (une discipline d'enseignement) et au sport scolaire (pratiqué dans le cadre des associations sportives qui reposent sur l'adhésion volontaire des collégiens et lycéens), les jeunes sont aujourd'hui plus nom- breux à pouvoir se familiariser à diverses activités physiques et sportives. Dans le même temps, on constate dans les clubs une baisse des prises de licence sportive par les adolescents des deux sexes. Peut-être conçoivent-ils autrement que dans le sport leur sociabilité culturelle ? Au niveau de la population générale, de grandes différences s'observent dans les manières de concevoir les activités physi- ques et sportives, dans leur inscription quotidienne ou hebdo- madaire et dans le cadre des loisirs. Cependant, les différents espaces-temps sociaux (le travail, la famille, les loisirs, les trans- ports et les déplacements), et leur matrise, sont difficiles à caractériser et ne peuvent être décrits dans quelques tendances- types. On sait néanmoins que le cadre de vie (le lieu de rési- dence) reste une variable synthétique fort pertinente liée en partie aux efforts accomplis par les communes, les départements et les régions. La situation observée localement en France se relie à d'autres plans de référence : contrat entre l'État (le ministère5) et le CNOSF6 (et les fédérations nationales), relayé et complété par une relation tripartite au niveau des régions (DRJS7, CREPS8, 5. Ministère de la Jeunesse, des Sports et de la Vie associative (une désignation en vigueur jusqu'au mois de juin 2007) 6. CNOSF : Comité national olympique et sportif français 7. Direction régionale de la jeunesse et des sports 8. Centre régional d'éducation populaire et sportive 7 Synthese(fascicule). fm Page 8 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Conseil régional et CROS9) ou au niveau des départements (DDJS10, Conseil général et CDOS11). Qu'en est-il dans les autres pays par comparaison avec la France ? En France, c'est en 1978 que le ministère de la Jeunesse et des Sports a créé un département Sport pour tous . Ce dernier ne faisait que refléter une aspiration de la population percepti- ble dans l'évolution des comportements en faveur d'activités physiques récréatives. La loi de 1984, dans son article 1er, insiste sur le principe d'une accession de tous à la culture spor- tive. Pour autant, il semble manquer à l'ambition ministérielle une ligne d'action ferme, originale, spécifique et inscrite dans la durée. Actuellement, la prise de conscience de l'intérêt de l'activité physique pour la santé se fait jour. Le CNOSF, les fédérations sportives et les collectivités territoriales s'impli- quent, avec le soutien du Ministère, dans les différents program- mes Sport pour tous . La France présente une multitude d'initiatives locales qui, par leurs objectifs et leurs impacts, entrent dans l'objectif Sport pour tous . Cependant, la prise en considération de l'activité physique comme composante essentielle de la santé reste encore timide. L'Espagne et le Portugal, pays dans lesquels un état alors non démocratique a longtemps exercé une forte emprise sur le mou- vement sportif, ont depuis développé, principalement dans les grandes villes, des politiques d'équipement sportif, de soutien aux associations et de valorisation directe des programmes Sport pour tous . Ces politiques n'ont en rien entravé des activités de type privé lucratif. 9. Comité régional olympique et sportif 10. Direction départementale de la jeunesse et des sports 11. Comité départemental olympique et sportif 8 Synthese(fascicule). fm Page 9 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse L'Italie est un cas un peu particulier puisque le Comité national olympique italien constitué sous Mussolini, tient une place pré- pondérante en faveur du sport de compétition et de haut niveau. Pour autant, la fédéralisation du sport pour tous (avec l'Unione Italiana Sport Popolare) a su diversifier ses actions aux- quelles ont adhéré les nouveaux publics du sport et des activités physiques de détente. Dans plusieurs pays de l'Europe du Nord, l'État a choisi d'attri- buer le statut d'agent contractuel à l'ensemble du secteur asso- ciatif et non pas de manière exclusive aux seules fédérations sportives nationales (qui auraient pu revendiquer un contrat d'exclusivité). Cette situation correspond à ce qu'on appelle habituellement le modèle scandinave ( the Scandinavian Model ). Il concerne le Danemark, la Finlande, la Norvège et la Suède. En Allemagne, ce sont les gouvernements régionaux, les Lnder , qui sont en charge du développement du sport pour tous par leur soutien aux initiatives locales, sur fond de crise de l'État Providence. La situation de la Grande-Bretagne est spécifique avec un État faiblement interventionniste, au profit d'initiatives de la société civile et des acteurs du marché. En outre, la Grande-Bretagne est sportif par excellence . Cependant, en Grande-Bretagne, on ne confond pas les différents modèles d'activité physique, y compris dans leurs correspondances au plan ministériel. L'expérience des États-Unis et celle du Canada présentent-elles des traits similaires à la situation britannique ? Dans ces deux pays, le sport d'un côté et les activités physiques de loisirs de l'autre, ont été pris en considération bien plus tôt qu'en Europe. Pour les États-Unis, l'activité sportive est un élément majeur des loisirs. Cependant, à partir des années 1960, au-delà des périodes de renoncement au sport (fin du système scolaire ou vers la quarantaine), une nette diminution globale de la prati- que sportive a été constatée. Le modèle du sport de compéti- tion, trop exigeant, expliquait en partie cette désaffection souvent considérée comme le pays 9 Synthese(fascicule). fm Page 10 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé massive. Pour comprendre le phénomène, les agences gouverne- mentales ont diligenté des enquêtes nationales et dans les années 1970 et 1980, de grands instituts de recherches ont fait des études afin de mieux cerner les nouvelles tendances. Parmi celles-ci, la randonnée, le vélo ou des activités d'extérieur, à proximité du lieu de résidence, figurent en bonne place. En 1943, le gouvernement canadien a édicté le premier National Physical Fitness Act , accompagné de la création du National Physical Fitness Council . Depuis, la mobilisation des pouvoirs publics a connu des fluctuations, importante durant les années 1960 et au début des années 1970, mais en retrait une dizaine d'années plus tard Cependant au début des années 1980, les statistiques fournies par le gouvernement canadien font apparatre l'importance croissante des activités physiques (marche, vélo, natation, jogging , course à pied, jardinage, entretien physique chez soi). Du fait de l'étendue de leurs ter- ritoires respectifs, les États-Unis comme le Canada, connaissent des situations locales qui peuvent être très contrastées. Ces dif- férences sont liées à des facteurs historiques, au lieu de rési- dence (cadre urbain ou non), au développement industriel, à des particularités climatiques et au niveau des ressources finan- cières. Le contexte socio-historique de la pratique des activités sporti- ves d'un pays correspond à une réalité singulière. La façon de concevoir l'activité physique récréative dépend du type de rela- tion qu'entretient la population sportive avec les initiatives des associations ou encore avec les mesures prises par les pou- voirs publics. En France, les politiques sont-elles orientées vers la promotion du sport pour la santé ? Les politiques du sport en France reposent sur le principe de l'accessibilité du plus grand nombre aux activités physiques et sportives. Elles doivent être en mesure de reconnatre la valeur 10 Synthese(fascicule). fm Page 11 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse d'excellence qu'incarnent les meilleurs, ceux qui représenteront la France dans les compétitions internationales mais aussi les inconvénients et les éventuels effets néfastes pour la santé de ne pas accéder à la culture physique et sportive. Les pouvoirs publics définissent l'intérêt général en matière de politique sportive. Cela se traduit par la construction d'installa- tions sportives, par la formation d'agents d'encadrement et par l'affectation de moyens financiers. L'objectif à atteindre est celui de la pratique d'activités physiques et sportives par le plus grand nombre de citoyens. D'un côté, les champions qui contri- buent au rayonnement du pays, sont accueillis au sein d'institu- tions spécialisées disposant d'entraneurs, de médecins, de kinésithérapeutes, voire de psychologues, et de moyens finan- ciers importants. De l'autre, existent de fait des situations parti- culières comme l'absence d'activité sportive de jeunes dans les quartiers sensibles et la quasi-exclusion des individus handi- capés. Les pouvoirs publics ont la volonté de prendre en charge ces situations par la mise en œuvre de programmes sport et réinsertion sociale des jeunes ou encore sport adapté . Ces programmes nécessitent des moyens humains comme les éduca- teurs socio-sportifs et également financiers Les politiques du sport en France possèdent ainsi un double ancrage : au niveau des valeurs (conception universaliste dou- blée de la prise en considération des particularités) et de l'orga- nisation (administration, matériel et moyens humains). Historiquement, l'effort du ministère des Sports a d'abord inté- ressé des publics dits captifs : jeunes scolarisés, jeunes appe- lés sous les drapeaux, licenciés dans les clubs. Il faut attendre le milieu des années 1930, pour que le déséquilibre de traitement entre garçons et filles vis-à-vis de l'éducation physique et spor- tive (EPS) soit corrigé. À cette époque, la valorisation de la nature et de la vie en plein air favorise la promotion de l'exer- cice physique qui se voit affranchi d'une pratique centrée sur la compétition. L'ère des loisirs, qui s'ouvre à partir des années 1960, stimule l'essor des pratiques sportives autonomes et de plus en plus affirmées dans les différentes couches de la popula- tion, telles celles du deuxième âge (les personnes déjà trop 11 Synthese(fascicule). fm Page 12 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé âgées pour la compétition en club, par exemple), et également du troisième âge appelée aussi les seniors. Les efforts en matière de politiques du sport peuvent varier d'intensité en fonction des époques ou des conjonctures. Le statut du ministère des Sports , son rang au sein du gou- vernement, la définition précise de ses domaines de compétence et, le cas échéant, son rattachement ministériel de tutelle sont autant de précieux indices de l'importance accordée à la relation entre pratique sportive et santé. Comment au fil du temps, cette relation a-t-elle été perçue et comment a-t-elle évolué ? À la fin de la première guerre mondiale, Henry Paté (1919) en sa qualité de président du Comité national de l'éducation physi- que et sportive et d'hygiène sociale déclare solennellement La France réclame la création de piscines, de terrains de jeux, de stades dans toutes les communes, la transformation de tous nos établissements scolaires en foyers de propagande d'hygiène et de diffusion de la joie saine des exercices physiques . Cependant, en ces années d'immédiat après guerre, de fortes tensions témoignent de luttes d'influence entre diverses institutions : le ministère de la Guerre (qui est en charge de l'École de Joinville), le ministère de la Santé publique et de l'Hygiène sociale et le ministère de l'Instruction publique. Le corps médical est en charge de la rééducation physique et des gymnastiques dites corrective , respiratoire , et ortho- pédique . L'année 1925 marque une étape décisive dans la structuration des premières politiques sportives mises en œuvre par les muni- cipalités, en particulier dans celles qui se veulent progressistes. Les salles (ou gymnases) destinées à l'éducation physique, à la rééducation physique font partie du programme d'équipement communal. Les enjeux locaux ne sont pas l'exacte transposition des enjeux nationaux. D'une façon générale, la valorisation de la culture sportive éclipse les velléités patriotiques d'une éduca- tion physique utilitariste et militaire . Au tout début des années 1930, se pose clairement la question de la création d'un ministère des Sports de plein exercice. 12 Synthese(fascicule). fm Page 13 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Durant la brève période du gouvernement de Front populaire (1936-1938), l'éducation physique et sportive de la jeunesse est largement valorisée. Dans le premier gouvernement de Front populaire, le sous-secrétariat d'État à l'organisation des Loisirs et Sports, confié à Léo Lagrange, est rattaché au ministère de la Santé publique. Léo Lagrange insiste sur l'accès de tous les jeunes à l'éducation sportive, accès dont le Brevet sportif popu- laire constitue un indicateur pertinent ; Son but, en donnant aux Français et aux Françaises le souci de leur santé et de leur développement physique, est de leur faire subir des épreuves dont les conditions sont suffisantes pour témoigner d'un bon état physique . À cette époque, se met en place de manière efficace une articulation entre la politique conduite par l'État et celle développée au niveau local, dans les villes en particulier. Dès 1946, la mise en place d'un Comité national du plein air (pour la promotion des activités de pleine nature) et le déve- loppement des institutions de plein air (colonies de vacances, camps de vacances, colonies sanitaires, écoles de plein air, pré- ventoriums. ) renouent avec l'esprit du Front Populaire. Ces décisions contribuent à populariser les activités physiques, en particulier auprès des Mouvements de jeunesse et d'éducation populaire. Au niveau ministériel, outre un rattachement fréquent au ministère de l'Éducation nationale, l'éducation physique et les sports vont connatre un statut variable : à la fin de l'année 1947, ce domaine de compétences, confié à un directeur géné- ral, est absorbé par le ministère de la Jeunesse, des Arts et des Lettres ; en 1950, en revanche, ce domaine est inclus dans un secrétariat d'État à l'enseignement technique, à la jeunesse et aux sports. Dans les années 1950, le Dr Encausse, un scientifique en charge du Bureau médical du Haut commissariat à la jeunesse et aux sports (dirigé par Maurice Herzog), développe ses idées dans un ouvrage Sport et santé (1952, 1962) qui étudie d'un côté, l'influence des activités physiques et sportives sur l'organisme ; de l'autre, l'organisation administrative, technique et pratique du contrôle médical des activités physiques et sportives. 13 Synthese(fascicule). fm Page 14 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé La sportisation de la culture physique et de l'exercice va aller crescendo tout au long des années 1960 et durant la décen- nie suivante. Le sport de compétition possède une légitimité idéologique qui occulte quelque peu les autres pratiques. À l'époque, les fédérations affinitaires et multisports, les respon- sables de clubs, les associations de jeunesse et d'éducation popu- laire se sont effacés devant le modèle sportif défendu par les fédérations unisports. Cependant, outre les sportifs déclarés (licenciés en clubs), il existe des sportifs (qui s'auto- déclarent comme tels) qui ne sont pas affiliés. Il existe aussi une catégorie de non sportifs qui, pour la majorité d'entre eux, ne s'adonnent à aucune activité physique. Cette disparité ren- voie à une question sociale d'actualité. En 1968, la Fédération française des offices municipaux des sports choisit d'aborder le thème du Sport pour tous à l'occasion de son congrès annuel. La loi relative au développement de l'éducation physique et du sport du 29 octobre 1975, dite loi Mazeaud constitue un jalon important. Cette loi est destinée principalement à accompagner, sur le plan de l'organisation, les transformations de l'activité sportive en France. Elle souligne que l'entreprise apparat devoir être une des structures privilégiées pour le déve- loppement du sport pour tous (titre II). En revanche, la loi est relativement discrète sur la place des activités physiques et leur importance pour l'entretien de la santé. Les Journées nationales animées conjointement par les services du minis- tère, les clubs et les localités (par exemple l'opération Parcours du cœur ), ne semblent pas avoir un impact signifi- catif et durable sur les comportements individuels. La France n'est-elle pas en train d'accumuler du retard par rapport à cer- tains pays voisins ? Au tout début des années 1980, est votée la Loi Avice du 16 juillet 1984, relative à l'organisation et à la promotion des activités physiques et sportives. Des changements culturels se combinent à une crise de l' État providence et à des signes tangibles de récession économique. Les activités physiques et sportives progressent, les vacances sportives également bien que 14 Synthese(fascicule). fm Page 15 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse des inégalités sociales persistent ou se modifient, inégalités en partie liées à la complexité croissante des flux migratoires. L'action des comités d'entreprise d'envergure est alors à son zénith. Elle contribue à la démocratisation des activités physi- ques et sportives et à celle des séjours de vacances. Dans les années qui suivent, les difficultés économiques et la montée du chômage vont contrarier cet élan novateur. La prio- rité est accordée aux activités sportives des jeunes dans les quar- tiers dits sensibles (programmes interministériels Vacances et loisirs pour tous , Loisirs quotidiens des jeunes ). Le statut du ministère des sports connat des variations au fil du temps : parfois ministère de plein exercice, parfois un secrétariat d'État, avec à sa tête une personnalité ayant un statut de délégué auprès du Premier ministre. La décentralisation, qui devient effective avec les lois de 1982 et de 1983, se traduit par une redistribution des rôles entre l'État, les départements et les régions. Quelques départements n'avaient pas attendu pour mettre en œuvre des actions en faveur du développement de la pratique sportive chez les jeu- nes. La décentralisation apporte aux régions une compétence nouvelle qui est complémentaire de celle déterminante des communes. En 1996, Roger Bambuck note que le rôle de l'État s'est pro- fondément transformé : de tuteur, il est devenu partenaire (Secrétariat d'État chargé de la jeunesse et des sports). Les poli- tiques sportives territoriales (les départements, les régions) prennent des orientations nouvelles conciliant aménagement des territoires, développement durable et mise en valeur touris- tique des espaces de pleine nature et des pratiques sportives. Posent-elles la question de la santé des populations ? Quelques initiatives isolées, comme les opérations (colloques, journées de formation, actions sur le terrain) organisées par l'Office dépar- temental des sports de l'Hérault, sont observées. Le rôle des centres médico-sportifs est à l'époque remis en avant. Les initiatives ministérielles en faveur d'une activité physique et sportive pour le plus grand nombre se multiplient, mais la 15 Synthese(fascicule). fm Page 16 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé question de la santé n'occupe pas une place centrale au sein de l'action du ministère. Plus précisément, les objectifs de cohé- sion sociale et de solidarité l'emportent sur les questions de prise en charge de la santé. L'analyse des rapports d'activité du ministère qui, depuis 1994, font état de l'action développée l'année précédente, est particulièrement éclairante. La première mention explicite de la santé se trouve dans le Rapport annuel de septembre 1996. On y apprend que la Mission de médecine du sport et de la lutte anti-dopage s'est engagée en 1995 dans une démarche visant à favoriser la pratique sportive dans un but de santé . Dans les années suivantes, la lutte antidopage mobi- lise l'essentiel des énergies. Une première loi anti-dopage est promulguée le 1er juin 1965, au nom de la préservation de la santé des sportifs et de la défense de l'éthique et du principe d'égalité des compétiteurs dans le sport. Elle sera suivie de deux autres lois en 1975 et 1989. Le rapport d'activité 2004 (ministère de la Jeunesse, des Sports et de la Vie associative, 2004) décrit en détail deux orienta- tions du ministère : d'une part, ce document fait état de la promotion de la santé par le sport qui reprend le programme engagé l'année précédente. Le CREPS d'Houlgate est désor- mais investi du statut de site pilote national pour les actions sport-santé ; d'autre part, il évoque longuement la pré- vention des conduites à risque à destination des jeunes, pré- vention relayée par les DRJS12 et DDJS13 en partenariat avec le secteur associatif. La mobilisation autour des questions de santé en relation avec l'activité physique et sportive connat une vraie impulsion donnée par les pouvoirs publics. Elle semble bien ancrée dans les esprits et perdurer comme en témoigne le nouveau ministère de la Santé, de la Jeunesse et des Sports constitué au lendemain des élections présidentielles de mai 2007. 12. Direction régionale de la jeunesse et des sports 13. Direction départementale de la jeunesse et des sports 16 Synthese(fascicule). fm Page 17 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse L'état des lieux de la pratique dans la population dépend fortement de la définition donnée à l'activité physique L'évaluation du niveau de pratique physique et sportive est, en France, une préoccupation récente puisqu'elle remonte aux années 1980. Les évaluations disponibles proviennent de sour- ces diverses qui fondent leurs estimations sur des définitions et critères variables : la réalité observée (sport ou activité physi- que), le phénomène à mesurer (niveau d'activité ou taux de pénétration des disciplines), la période de temps considérée (semaine ou année). Ces différences conduisent à l'évidence à des estimations très variables. Une première enquête de l'Insee sur les loisirs menée en 1967 a interrogé les Français sur leur pratique sportive : elle montre que 39 % des Français âgés d'au moins 14 ans pratiquent un sport. Une autre, réalisée vingt ans plus tard, évalue sur les mêmes bases, le taux de sportifs à 48 %. Cette augmentation correspond à une forte croissance du nombre des licenciés dans les associations sportives, au développement de pratiques physi- ques non sportives et à une politique d'encouragement du sport. Les enquêtes réalisées en 1987 et 2000 par l'Insep et le minis- tère de la Jeunesse et des Sports, celle menée en 2003 à la fois par l'Insee, les ministères de la Jeunesse et des Sports et de la Culture prennent en compte la diversification des pratiques physiques. Ainsi, elles demandent aux personnes interrogées si elles se sont livrées à une activité physique ou sportive au moins une fois dans l'année écoulée. Ces enquêtes situent alors le taux de pratique physique ou sportive entre 73 %, en 1987, et 84 %, en 2000, de l'ensemble de la population âgée de 15 à 75 ans. Les enquêtes de l'Insep permettent de mesurer l'importance des différentes activités physiques ou sportives et d'évaluer l'inten- sité de la pratique (fréquence dans le temps). Si 36 millions de Français déclarent avoir pratiqué au moins une fois dans l'année une activité physique ou sportive, ils ne sont plus que 14 millions à pratiquer plus d'une fois par semaine. De l'ordre de 10 000 à 12 000 personnes sont des sportifs de haut niveau 17 Synthese(fascicule). fm Page 18 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé amateurs et professionnels qui consacrent l'essentiel de leur temps au sport. S P A e n u t n o F et courent plus de trois fois par semaine plus de trois fois par semaine et font de la compétition en club et participent à des rassemblements et possèdent une licence plus d'une fois par semaine une fois par semaine une fois dans l'année (spontanée) une fois dans l'année (après relance) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Millions de personnes Niveaux de participation aux activités physiques et sportives en France selon l'enquête Insep, ministère de la Jeunesse et des Sports en 2000 De son côté, l'Inpes dans le Baromètre santé14 évalue le niveau d'activité physique à l'aide du questionnaire IPAQ (Internatio- nal Physical Activity Questionnaire) qui permet de comparer l'activité physique de la population considérée à celle d'autres pays selon des normes proposées par les différents organismes de santé publique. Dans ce cadre, les activités physiques sont clas- sées en diverses catégories : activité intense, dont fait partie le sport, et activité modérée, avec une durée minimum de dix minutes par semaine en deçà de laquelle l'activité n'est pas prise en compte. Ainsi, l'enquête 2005 du Baromètre santé montre les faits suivants : pendant la semaine précédant l'enquête, 45, 7 % des Français âgés de 15 à 74 ans ont pratiqué une activité physique à un niveau entranant des bénéfices pour la santé, soit plus de 10 minutes, 19 % de personnes ont 14. ESCALON H, VUILLEMIN A, ERPELDING M-L, OPPERT JM. Activité physique, sédentarité et surpoids. Inpes, 2007 18 Synthese(fascicule). fm Page 19 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse pratiqué plus de deux heures une activité intensive et 42 % se situent en dessous de 10 minutes. Il est intéressant de rapprocher ces deux types de données : en 2005, un peu plus de 80 % des Français âgés de plus de 15 ans se sont livrés (au moins une fois) dans l'année à une activité phy- sique ou sportive, et plus de la moitié de la population a une activité physique insuffisante si l'on se réfère aux recommanda- tions de santé publique publiées par divers organismes natio- naux et internationaux. Selon les enquêtes du ministère de la Jeunesse et des Sports, les activités les plus populaires pratiquées par plus de 10 millions de personnes sont, dans l'ordre, la marche et la natation sous leurs différentes modalités puis le vélo. Suivent la course à pied, les jeux de boules, les activités gymniques et les sports d'hiver. Dans ce classement, parmi les sports organisés, figure au premier plan le football avec cinq millions de pratiquants suivi du tennis avec quatre millions d'adeptes. La transformation remarquable des activités sportives a provo- qué une perte du monopole des fédérations sur le développe- ment des nouvelles pratiques. Bien que le nombre de licences délivrées par les fédérations ait augmenté entre 1950 et 2006 (de deux à quatorze millions), le nombre des pratiquants a aug- menté plus vite que le nombre des licenciés. En 1985, pour une personne sur deux, l'activité se faisait dans un cadre associatif ; aujourd'hui, cette proportion est passée à une personne sur quatre. Deux objectifs paraissent dominer l'entrée dans la pratique sportive. D'un côté, la recherche du bien-être et d'un équilibre personnel, liée à des préoccupations de santé ou du besoin d'exercice. De l'autre, l'affirmation d'une forme de sociabilité, celle des liens familiaux ou amicaux, loin devant la recherche de la performance ou la compétition et loin plus encore de la prise de risque. Si les enquêtes d'accidentologie sont trop peu développées, les accidents de sport (juste après les accidents de la vie domesti- que) ont un poids élevé dans les accidents de la vie quotidienne 19 Synthese(fascicule). fm Page 20 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé colligés par la Caisse nationale d'assurance maladie15 (22 % des accidents de la vie courante concernent spécialement les jeunes de 14 à 24 ans lors de la pratique de sports collectifs). Plusieurs explications peuvent être avancées. Un plus grand nombre de pratiquants conduit à l'évidence à un plus grand nombre d'accidents ; l'activité physique fait courir divers risques à des pratiquants peu préparés, même lors d'activités comme la randonnée ; les sports de pleine nature comme les sports de glisse, qui sont pratiqués majoritairement par des jeunes garçons en dehors des associations sportives, exposent à un risque élevé d'accidents lié à une prise de risque accrue. Des comportements à risque comme des désordres alimentaires ou la consommation de médicaments ne sont pas anodins par rapport à une pratique intensive d'un sport. Comment se situe la France par rapport aux autres pays euro- péens en matière d'activité physique chez les jeunes ? L'étude internationale Health Behaviour in School-aged Children (HBSC) 2001-2002 a comparé la pratique d'activité physique chez les pré-adolescents dans plusieurs pays européens et américains. Proportion d'enfants scolarisés âgés de 11 ans dont la pratique spor- tive (de modérée à intensive) est conforme aux recommandations (d'après Currie et coll. , 2004 ; Étude HBSC 2001-2002 ; OMS, 2004) 15. CAISSE NATIONALE D'ASSURANCE MALADIE (CNAM). Les accidents de la vie courante en 2002. Point Stat 2005, 41 : 1-6 20 Synthese(fascicule). fm Page 21 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse L'activité physique est déterminée à partir de deux questions posées aux enfants : la première concerne le nombre de jours o une activité physique d'au moins 60 minutes a été pratiquée durant les 7 jours précédant l'enquête ; la seconde se rapporte au nombre de jours o ils ont une activité physique pendant au moins 60 minutes au cours d'une semaine typique. Cette activité physique varie largement d'un pays à l'autre. En France, 11 % des filles et 25 % des garçons de 11 ans ont une activité physique conforme aux recommandations ; en Irlande, les chiffres s'élèvent respectivement à 51 % et 61 %. La pratique d'une activité physique ou sportive est influencée par les facteurs d'insertion sociale qui jouent sur les motivations individuelles La plupart des études font rarement la distinction entre les activités sportives et l'activité physique en général et de même tiennent peu compte des dépenses énergétiques dues au travail, aux transports ou aux activités domestiques (ménage, bricolage, jardinage). La pratique des activités sportives de loisirs varie d'abord en fonction de l'âge et du sexe : les enfants, les adolescents et les jeunes adultes pratiquent plus que leurs anés, les garçons plus que les filles. Interviennent également des variables socioé- conomiques. La première variable est le niveau de diplôme. Les personnes qui sont les plus nombreuses à pratiquer des activités physiques sont celles qui ont fait au moins une ou deux années d'études après le baccalauréat (88 % de pratiquants en 2003), suivies de celles qui ont un diplôme inférieur au baccalauréat (79 % de pratiquants parmi les CAP, BEP, BEPC) et, enfin, de celles n'ayant aucun diplôme (45 % de pratiquants). Le diplôme intervient dans les différences de pratique entre hommes et femmes. Ces dernières, lorsqu'elles ont fait des études supérieures, ont pratiquement le même niveau de pratique sportive que les hommes. Le facteur diplôme n'intervient pas sur les pratiques masculines. 21 Synthese(fascicule). fm Page 22 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé La deuxième variable est le niveau de revenus des personnes. Le coût est un élément déterminant dans les populations les plus fragilisées. Le niveau de revenus a également une influence sur le type de pratique : les individus les plus aisés ont une acti- vité physique davantage dans des structures institutionnelles (clubs, salles), et de ce fait ont une pratique plus régulière. La troisième variable est le lieu de résidence et l'accès à un envi- ronnement favorable (équipements, mais aussi parcs, voies cyclables). Ce n'est pas tant le clivage entre urbain et rural qui joue que le taux d'équipement ou l'accès à des lieux permet- tant les pratiques physiques de loisirs. Les habitants des quartiers moins favorisés ont des représentations moins positives de leur environnement que ceux des zones favorisées, tant au niveau de l'attractivité qu'au niveau de la sécurité. Cette perception joue négativement et tend à limiter les activités physiques de loisirs dans le quartier. C'est surtout vrai pour les femmes et les enfants. Une quatrième variable s'établit au croisement des catégories socioprofessionnelles et des cycles de la vie familiale qui définis- sent le temps disponible pour les loisirs. Avoir des enfants en bas âge, travailler dans une petite entreprise ou être à son compte sont des situations qui réduisent la probabilité d'un exercice physique régulier. Cependant, disposer de temps libre ne suffit pas à favoriser la pratique physique et sportive. Une organisation temporelle plus propice à cette pratique est reconnue chez les personnes à diplôme et à statut socioprofessionnel élevés. Ces quatre grandes variables sont moins bien établies lorsque l'on considère la totalité des domaines d'activité, y compris les dépen- ses énergétiques associées au travail, au transport ou aux activités domestiques. Ainsi, les deux catégories socioprofessionnelles qui ont les plus grandes chances d'avoir une activité physique favora- ble à la santé (c'est-à-dire l'équivalent de 10 000 pas par jour) sont les ouvriers et plus encore les agriculteurs et exploitants qui ont par ailleurs le moins de chances d'avoir une activité sportive habituelle. À l'inverse, c'est chez les employés, les professions intermédiaires, les cadres et les professions intellectuelles qui ont une plus grande possibilité de pratiquer une activité sportive que l'on constate une baisse de l'activité physique dans les activités 22 Synthese(fascicule). fm Page 23 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse quotidiennes. Le fait de disposer de revenus supérieurs à 1 500 euros par mois et d'un diplôme supérieur au baccalauréat diminue les probabilités d'avoir une pratique physique favorable à la santé dans les activités quotidiennes. De même, si, en milieu rural, les chances de pratiquer une activité sportive sont moins importantes qu'en milieu urbain (villes d'au moins 100 000 habitants), celles d'avoir un niveau d'activité physique favorable à importantes à partir de 200 000 habitants. Enfin, alors que, pour les adultes, la présence d'un enfant de moins de 14 ans au foyer ne joue pas sur le fait d'avoir ou non une activité physique bénéfique pour la santé, elle diminue les chances d'avoir une activité sportive régulière. la santé sont plus % 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Agriculteur Artisan, commerçant, chef d'entreprise Cadre Profession intermédiaire Employé Ouvrier Pourcentage de pratiquants d'une activité sportive par catégorie socio- professionnelle (d'après Guilbert et coll. , 2001, Baromètre santé 2000) Ce sont les contextes sociaux d'o émergent les styles de vie qui semblent les plus à même d'expliquer les décalages entre prati- ques sportives et niveau d'activité physique. En fait, les diffé- rentes études examinées montrent clairement qu'il ne suffit pas de considérer les types de métiers, certes importants pour l'effort physique accompli dans le cadre du travail, mais aussi les engagements professionnels et la culture des individus. 23 Synthese(fascicule). fm Page 24 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Les femmes font plus souvent du sport pour des raisons de santé ou d'apparence, les hommes le font plus pour le plaisir et la compétition. L'âge intervient car plus l'on vieillit, plus on fait du sport pour la santé. Dans la population adulte, le contexte social joue un rôle plus important : plus l'on a de proches qui pratiquent une activité physique et sportive, plus grandes sont les chances de pratiquer soi-même. Pour les seniors, les raisons de moindre pratique sont principalement les problèmes de santé et le fait de s'estimer trop âgé pour avoir une activité physique et sportive. Ceci est surtout vrai chez les femmes. Les motivations des adolescents pour le sport sont d'abord liées au désir de se défouler, de se détendre et de s'amuser. Viennent ensuite le fait d'apprendre, de matriser une technique, de sortir et de s'occuper. Les trois motifs d'abandon les plus cités sont une médiocre matrise de la technique, le sentiment de ne pas être bon (davantage pour les garçons) et les contraintes de l'entranement (davantage pour les filles). Un niveau élevé de diplôme et une pratique physique et sportive régulière des parents augmentent les probabilités de pratique chez leurs enfants. Un faible niveau de revenus des parents fait baisser les pratiques des filles bien plus que celles des garçons. Que ce soit au niveau des motivations ou des grands détermi- nismes socioéconomiques, la pratique d'activités physiques et sportives est liée au niveau d'insertion sociale. Ainsi, les femmes au foyer, les célibataires avec enfants et les actifs à la recherche d'un emploi sont plus nombreux à déclarer ne prati- quer aucune activité physique ou sportive. Des changements environnementaux sont susceptibles de moduler le niveau d'activité physique pour tous Des déterminants environnementaux sont susceptibles de jouer en faveur ou en défaveur de l'activité physique ordinaire (pour distinguer celle-ci de l'activité physique récréative et/ou 24 Synthese(fascicule). fm Page 25 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse sportive). Les enquêtes qui abordent ce type de question sont récentes et relativement nombreuses. Il s'agit d'un nouveau domaine d'investigation exploré par diverses disciplines comme des enquêtes sociologiques et des études d'aménagement du ter- ritoire et d'urbanisme En majorité, il s'agit de travaux réalisés dans le cadre urbain anglophone et américanophone et qui s'intéressent aux déplacements à pied, à la marche soutenue ou à l'utilisation du vélo. Il s'agit de ce que les anglophones dési- gnent par les daily routines ou routine activities . L'idée est de substituer des espaces-temps de liaison passifs à des séquen- ces actives de déplacements ou d'introduire dans ces espaces- temps une composante de véritable activité physique. Cette idée est probablement un axe d'innovation culturelle. Son développement en France en est à ses débuts. Les environnements essentiellement urbains peuvent être classés en fonction de différents critères. La situation socio- géographique au sein des trames urbaines est l'un de ces critères qui permettent de distinguer : centres d'agglomération, ban- lieues urbaines d'agglomération, petites villes isolées. D'autres critères sont plutôt de type morphologique : densité urbaine, réseaux de voies piétonnes ou de pistes cyclables, répartition des parcs publics, réseaux des transports en commun, dimension esthétique du bâti, qualité humaine des espaces, localisation des commerces, des services D'autres critères enfin sont liés aux représentations sociales et à la perception que les individus ou les groupes (les personnes âgées, les parents se plaçant du point de vue de leurs enfants, par exemple) se font de l'environnement urbain. Celui-ci est un espace qui inclut le lieu d'habitation, le lieu de travail, les sites des commerces ou services divers, les établissements scolai- res Cet espace peut être perçu comme sécurisé ou non. Des trottoirs aménagés le long de façades d'immeubles jugées agréables (boutiques, vitrines de magasins attrayantes et éclai- rées la nuit, aménagements de verdure), des pistes cyclables protégées (du trafic automobile), contribuent à une bonne image du quartier qui inspire confiance et au sentiment de qualité de l'environnement. 25 Synthese(fascicule). fm Page 26 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Un certain nombre de travaux soulignent d'emblée le déclin de l'activité physique ordinaire au profit de l'usage de l'auto- mobile, de la télévision, des jeux vidéos, d'Internet dans la vie quotidienne. D'autres (Canada, États-Unis, Australie. ) ont mis en évidence l'impact positif des aménagements de l'environnement urbain (trottoirs, bancs publics, allées piéton- nes, pistes cyclables protégées) sur le fait de se déplacer à pied ou en vélo. Les modélisations de l'environnement sont relativement complexes et les méthodologies loin d'être unifiées. Les spé- cialistes reconnaissent de façon unanime que les facteurs de l'environnement sont déterminants dans les opérations de promotion de la santé. Certaines études montrent que la qua- lité de l'environnement permet de mieux comprendre pour- quoi, à l'échelle d'une localité, il y a pratique ou non d'une activité physique. Un environnement défini objectivement (par l'enquêteur) et perçu subjectivement (par les enquêtés) comme un cadre favorable aux déplacements à pied, à l'utili- sation de la bicyclette, est effectivement stimulant et incitatif pour le développement d'une activité physique. Des auteurs américains ont pu faire la différence entre un type de villes approprié à la marche et un type de ville inapproprié à cet usage. Aux Pays-Bas, pour de courts déplacements (un rayon de 300 mètres, un rayon de 500 mètres. ), la fréquentation des espaces verts et de loisirs est associée à l'usage de la bicy- clette. En s'appuyant sur la plupart des enquêtes examinées, on peut considérer que la qualité de l'environnement est un facteur incitatif pour l'activité physique ordinaire. Les instruments per- mettant de caractériser des environnements les plus propices à une activité physique ordinaire sont au point mais des enquêtes restent à faire. En effet, quelques analyses montrent que les variables sociologiques (par exemple le niveau d'étude, le niveau culturel) joueraient un rôle plus important que le fac- teur contextuel (l'environnement). Les études portant sur les zones rurales ou celles qui compa- rent plusieurs environnements (la ville, la banlieue, la campa- 26 Synthese(fascicule). fm Page 27 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse gne) sont plus rares. Certaines montrent que les adultes habitant en zone rurale (même de niveau modeste) s'adon- nent à une activité physique s'ils disposent à proximité de chez eux des espaces adéquats (trottoirs en bon état, allées aménagées pour la marche et la promenade, en particulier). Ainsi, on constate que les personnes qui habitent à proximité d'équipements destinés aux activités physiques les utilisent volontiers. On manque encore de travaux approfondis et détaillés sur l'éventail des motivations relatives aux activités physiques (marche, bicyclette. ) qui pourraient prendre place au niveau des déplacements quotidiens et ordinaires des personnes. Plusieurs enquêtes évoquent les unités de temps ou de dis- tance sur lesquelles pourrait s'opérer une substitution de l'auto- mobile au profit de la marche ou du vélo. Ces aspects recoupent les orientations et/ou constats consignés dans la brochure Physical activity and health on Europe. Evidence for action (HEPA, 2006)16 à propos des facteurs environnemen- taux. La densité urbaine, la répartition géographique des servi- ces, les voies de circulation réservées pour les piétons ou pour les cyclistes, et les représentations sociales associées à ces aspects, sont des facteurs qu'il convient de matriser pour con- cevoir une amélioration des mentalités. Cet environnement objectivement incitatif ne sera utilisé par les individus ou les groupes qu'avec la mise en place d'opéra- tions de sensibilisation proposées à l'initiative des institutions en charge de la santé des populations. Les programmes les plus mobilisateurs articulent un niveau national, avec des relais médiatiques, et une appropriation à l'échelle locale, voire micro-locale. En France, d'après les témoignages d'expériences publiés et consultés, cette appropriation volontariste s'appuie souvent sur la vie associative. Les questions de la santé par 16. HEPA. Physical activity and health on Europe. Evidence for action. CAVILL N, KAHLMEIER S, RACIOPPI F (eds). 2006, 34p 27 Synthese(fascicule). fm Page 28 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé l'exercice physique , telles qu'elles sont relayées par les fédérations affinitaires, multisports et scolaires, y gardent sans doute une indispensable part de convivialité et de sociabilité récréative. La promotion de la santé par l'activité physique s'inscrit dans une politique de changement des comportements et d'aménagement urbain Les interventions en matière de promotion de l'activité physi- que se situent à deux niveaux. Elles concernent d'une part, les motivations des individus pour l'amélioration de la santé ou l'apparence physique et d'autre part, les facteurs de l'environne- ment qui à travers des aménagements incitatifs peuvent favori- ser les activités physiques et sportives. En matière de motivations individuelles, ces interventions sont généralement fondées sur le modèle transthéorique de chan- gement des comportements, modèle originellement conçu pour l'arrêt de la consommation de tabac. Ce modèle décrit les élé- ments qui permettent de mieux rendre compte de la progression vers une activité physique propice à la santé. Il s'agit des étapes de changement (indifférence, ambivalence, décision, action et maintien), des variables psychosociales (prise de conscience, confiance en soi, ouverture sociale) et des obstacles au chan- gement (douleur, inconfort, solitude). Si l'intérêt théorique de ce modèle est avéré, ses applications pratiques sont plus limi- tées. Elles se révèlent efficaces dans le court terme ou sur le pas- sage précis d'une étape à une autre, les actions suivant ce modèle le sont moins dans le long terme ou sur la totalité des étapes. L'efficacité des campagnes générales de promotion de l'activité physique est liée au conseil personnalisé et à la prise en compte du mode de vie des populations concernées. On retrouve dans le chapitre des obstacles à l'activité physique, le manque de temps et d'intérêt évoqué au niveau des motiva- 28 Synthese(fascicule). fm Page 29 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse tions, mais aussi les déterminismes socioéconomiques cités plus haut : statut dans le travail, prise en compte de l'environne- ment (sécurité et disponibilité d'équipements), temps disponi- ble. D'une certaine manière, il apparat que la pratique d'activités physiques et sportives n'échappe pas aux grands mécanismes de domination sociale : accès aux diplômes et à l'emploi, revenus, sexe et âge. Les aménagements en matière d'environnement concernent d'abord les éléments du cadre de vie, en particulier les caracté- ristiques de l'espace parcouru dans les itinéraires habituels pour se rendre au travail, à l'école (pour les plus jeunes), pour s'approvisionner dans les magasins et pour d'autres obligations. L'autre facteur porte sur une action volontariste (messages, signalétique, recommandations. ) qui met en avant et pro- meut le caractère incitatif de l'environnement. Les stratégies de promotion de l'activité physique incluent la mise en place de campagnes de communication-santé. De telles campagnes sont susceptibles d'influencer la perception des publics, en rapport avec des enjeux de politique de santé, et de renforcer des liens organisationnels. Encore faut-il que ces com- munications soient efficaces et adaptées à la population cible. Il faut par exemple des repères faciles à mémoriser, des consi- gnes claires sur les efforts à consentir (30 minutes par jour, à prendre sur les temps de déplacements quotidiens ; 400 mètres correspondent à 5 minutes de marche). L'impact de la communication (messages, slogans, formules choc. ) est efficace dans la mesure o le message passe par des initiatives concrètes sur le terrain, avec si possible un caractère ludique. Les éléments de l'environnement qui sont en faveur de l'acti- vité physique peuvent être schématisés. Dans la partie infé- rieure figurent les caractéristiques relatives au cadre de vie et à son appropriation ; dans la partie supérieure, les médiations et les vecteurs de mobilisation accrue que sont les messages et pré- conisations diverses. 29 Synthese(fascicule). fm Page 30 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Médiations promotionnelles Programmes internationaux et nationaux Programmes ciblés Programmes locaux (avec des sigles et des formules choc) Centres de proximité (relais, information) Utilisations des médias (AP et TV) Maitrise de la langue de communication Niveau de pratique des activités physiques Stimuler la motivation pour les activités physiques (allées piétonnes, pistes cyclables) Reconversion d'une partie des déplacements journaliers (marche, vélo) Cadre de vie aménagé Facteurs environnementaux et leur impact sur la pratique de l'activité physique En France, aujourd'hui, les politiques d'aménagement du terri- toire prennent en considération la question des déplacements quotidiens à pied ou à vélo. La multiplication des allées piéton- nes, dans les centres-villes, le développement des pistes cycla- bles et leur mise en réseau au niveau inter-communal ou péri- urbain et l'aménagement de parcours de jogging sont des signes tangibles de cette prise en considération des déplacements. Des politiques volontaristes de limitation de la circulation auto- mobile, à l'échelle de villes comme Paris, Lyon, Bordeaux, se traduisent par un service de mise à disposition de vélos, loués ponctuellement pour une somme modique. Les études d'intervention montrent qu'il est possible d'augmenter l'activité physique de la population De façon générale, les modèles utilisés dans les interventions sont des modèles socio-écologiques du comportement, qui renvoient aux interactions dynamiques entre les individus et 30 Synthese(fascicule). fm Page 31 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse leur environnement physique et socio-culturel. Si des facteurs intrapersonnels tels que les attitudes, les valeurs, les attentes positives, les capacités et les compétences peuvent être impor- tants au niveau individuel, des facteurs qui touchent l'environ- nement social et physique semblent plus appropriés au niveau de la population. Une approche intégrée de la promotion de l'activité physique, centrée sur les changements, s'impose plus au niveau des popu- lations qu'au niveau individuel. Facteurs intrapersonnels Environnement social et physique Environnement social et physique Environnement social et physique Effets des changements dans l'environnement social et physique sur les profils d'activité physique au niveau de la population En tant que comportement, l'activité physique a la particularité de prendre place dans des lieux ou circonstances bien définies. Les notions de micro- et macro-environnement sont importan- tes pour bien identifier les possibilités d'intervention. Les interventions qui ont déjà montré une certaine efficacité ou paraissent prometteuses, devraient être développées en priorité : éducation/activité physique à l'école, approches inté- grées sur le lieu de travail, transport actif dans les stratégies de planification urbaine et d'aménagement du territoire qui 31 Synthese(fascicule). fm Page 32 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé doivent favoriser l'activité physique au quotidien. Les études préalables qui cherchent à identifier les relations entre envi- ronnement construit et habitudes individuelles d'activité physique sont récentes et peu développées, particulièrement en France. Les actions peuvent intéresser des secteurs (par exemple, le système des transports, le système éducatif au sens large, le sec- teur de la santé) ou des lieux (par exemple, l'école, l'entreprise, toutes les infrastructures sportives). La nécessité dans ce domaine d'une approche intégrée, multisec- torielle, avec un fort engagement au niveau local est reconnue. Les professionnels de santé peuvent jouer un rôle moteur dans ce processus intégré en permettant au dialogue de s'établir entre les secteurs et partenaires impliqués et pour élaborer des instruments d'évaluation adaptés. L'évaluation est une priorité et doit être mise en œuvre à plusieurs niveaux : l'impact des interventions, la mise en place des actions, et l'analyse coûts-bénéfices. Il n'est pas aisé de trouver le juste équilibre entre les stratégies centrées sur les changements du comportement individuel et celles portant sur les modifications de l'environnement (au sens large). Cepen- dant, certaines mesures éducatives demeurent inefficaces en l'absence d'une action préalable sur l'environnement de vie des personnes. Ainsi, promouvoir les déplacements à pied n'a de sens que si la sécurité des personnes est assurée. Promotion de l'activité physique chez l'adulte. Interventions d'effica- cité prouvée (d'après Kahn et coll. , 2002 ; Hilldson et coll. , 2006) Actions d'information Campagnes au niveau des communautés Panneaux pour encourager l'usage des escaliers Actions sur le comportement individuel ou de groupe Changements de comportement-santé adapté au niveau individuel Soutien par l'entourage, l'environnement social au niveau de la communauté Actions sur l'environnement au sens large Création ou facilitation de l'accès aux sites et équipements d'activité physique, combinée à une information pour y accéder 32 Synthese(fascicule). fm Page 33 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Un certain nombre de pays ont une expérience ancienne en matière de promotion de l'activité physique. L'analyse des stra- tégies mises en place montre les limites d'une approche unique- ment fondée sur les campagnes d'information (communication isolée) et la nécessité d'une approche intégrée pour la promo- tion de l'activité physique. La Finlande a été le premier pays européen à développer une telle approche intégrée de promo- tion de la santé par l'activité physique. Un modèle général uti- lisé par l'Institut finlandais de la santé publique pour illustrer le rôle de l'individu et de la société dans les comportements de santé peut être adapté aux comportements d'activité physique. Dans une approche systématique fondée sur des arguments scientifiques établis, la question clé est non seulement de mieux comprendre les nombreux déterminants des comportements d'activité physique, mais aussi de définir la place de la communi- cation sur les principes et les mécanismes de la promotion de la santé à travers l'activité physique. Pour aider à la réflexion et au développement d'initiatives nouvelles dans ce domaine, le réseau européen pour la promotion de la santé par l'activité phy- sique (HEPA Europe) a développé un modèle général de promo- tion de l'activité physique. Les deux éléments de base du cadre proposé sont d'une part un enchanement de différents niveaux de promotion de la santé par le sport qui commence par un pro- cessus politique et qui se termine avec la santé, et d'autre part une structure globale cyclique avec l'évaluation comme lien clé. Pour classer les interventions de promotion de l'activité physi- que, le réseau européen HEPA propose les 4 groupes suivants : des activités structurées telles que des classes d'éducation physi- que, des activités dans des environnements attrayants, du con- seil et du coaching, des campagnes d'information et de l'événementiel. La mise en place de ces mesures nécessite une bonne coordination, la formation de médiateurs ou incitateurs ainsi qu'un soutien financier ou technique. Les interventions peuvent être décrites par secteur impliqué (tel que la santé, le sport ou le secteur des transports) et en fonction du niveau géo- graphique, du local à l'international. Afin de fournir un retour sur les mécanismes des initiatives et pour éviter les situations o 33 Synthese(fascicule). fm Page 34 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé l'activisme prend le dessus, l'évaluation de ces interventions est un point capital. Contexte sociétal : politiques et activités des autres secteurs, économie, culture, climat social, perception du public Processus politiques Programmes et activités Bases de connaissances Santé Déterminants de l'activité physique Comportements d'activité physique Vue d'ensemble du cadre de HEPA Europe pour la promotion de l'activité physique Le rôle des sports est souvent discuté dans la promotion de la santé par l'activité physique. Dans les quelques pays o une aug- mentation de l'activité physique a été observée, ce résultat est plus attribué aux sports et aux activités de loisir qu'à un vérita- ble accroissement des activités physiques de la vie quotidienne. Alors que la plupart des mesures de promotion de l'activité phy- sique deviennent opérationnelles au niveau local, l'approche nationale reste d'une grande importance pour le soutien politi- que, mais aussi pour la coordination des campagnes et des pro- grammes. La Finlande et plus tard le Royaume-Uni et les Pays- Bas ont été les premiers pays européens à développer des straté- gies nationales de promotion de l'activité physique pour la santé. D'autres les ont rejoints depuis et leurs rapports sont 34 Synthese(fascicule). fm Page 35 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse répertoriés dans l'inventaire des documents des politiques de promotion HEPA Europe17. Les organisations internationales sont également essentielles pour promouvoir le concept d'activité physique régulière pour la santé. L'OMS a joué un rôle important avec l'initiative glo- bale OMS pour une vie active, la journée bouger pour la santé et la stratégie globale de 2004 pour la nutrition, l'acti- vité physique et la santé ainsi que la conférence ministérielle européenne de 2006 pour contrecarrer l'obésité. Le réseau HEPA Europe travaille étroitement avec le bureau régional européen de l'OMS (situé à Rome) et contribue à la diffusion des connaissances sur les effets de l'activité physique sur la santé et sur l'efficacité des approches de promotion de l'activité physique afin de contribuer au développement et à la mise en place de politiques nationales. La demande au niveau de la population est importante et les expériences menées en Finlande et au Canada en particulier montrent qu'une approche intégrée sur le long terme peut être un succès au niveau national. Évaluer l'impact de l'activité physique sur la santé nécessite de disposer d'outils pertinents de mesure des niveaux de cette activité L'activité physique prend place principalement dans quatre contextes : activité occupationnelle (rémunérée ou non), loisirs, domicile, déplacements. Elle se caractérise également par son type, sa durée, sa fréquence et son intensité. Les conditions sociales dans lesquelles elle est pratiquée, les variations saison- nières ont également leur importance pour sa mesure. L'activité physique a un coût énergétique qui peut être traduit en dépense énergétique, elle-même dépendante de facteurs tels que la masse corporelle, le rendement du mouvement, l'efficacité du mouve- 17. 35 Synthese(fascicule). fm Page 36 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé ment. Contrairement aux méthodes de mesure de la dépense énergétique, les méthodes de mesure de l'activité physique permettent de recueillir les différentes caractéristiques de l'acti- vité physique, voire d'extrapoler la dépense énergétique liée à l'activité physique. Les indicateurs obtenus au moyen de ces dif- férentes méthodes peuvent être un score, une appartenance à un groupe prédéfini, un temps ou une dépense énergétique. Plusieurs méthodes permettent de mesurer l'activité physique : l'observation, le journal, le rappel d'activité et l'actimétrie. L'observation permet de caractériser la pratique et de quantifier les différents paramètres de l'activité physique à partir de grilles d'observation remplies par des observateurs entranés. Le journal est une méthode déclarative qui consiste en un relevé régulier de l'activité physique par le sujet. Le rappel d'activité est également une méthode déclarative qui se présente sous la forme d'un ques- tionnaire rempli par le sujet lui-même, au cours d'un entretien ou en auto-administration, ou par une tierce personne (enseignant, assistante maternelle, conjoint. ). Les questionnaires sont sou- vent utilisés dans des études épidémiologiques pour classer les sujets selon leur niveau d'activité physique habituel. Ils peuvent être sous la forme papier, assistée par ordinateur, à remplir sur le web et leurs périodes de rappel sont variables pouvant s'étendre sur la vie du sujet. L'actimétrie est un dispositif permettant de quantifier le mouvement. Nous disposons actuellement d'appa- reils portables qui permettent d'enregistrer les variations de vitesse des membres ou de la masse corporelle afin de rendre compte de l'activité physique, voire de l'énergie dépensée au cours d'activités variées. Il existe deux principes de mesure de l'activité physique au moyen de détecteurs de mouvements. Le premier repose sur le principe du comptage des pas au moyen d'un podomètre. Le second intègre l'accélération du mouvement quan- tifiée à l'aide d'un accéléromètre. Les méthodes de mesure de la dépense énergétique incluent essentiellement la calorimétrie indirecte et la fréquence cardia- que. La calorimétrie indirecte comprend la méthode de l'eau dou- blement marquée, reconnue comme critère de référence pour l'évaluation de la dépense énergétique en situation réelle, et la 36 Synthese(fascicule). fm Page 37 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse consommation d'oxygène. La fréquence cardiaque est directe- ment liée à la consommation d'oxygène et permet de calculer une dépense énergétique, déterminée individuellement à partir d'équations de régression. L'utilisation de ce paramètre combiné avec un accéléromètre donne des résultats intéressants et promet- teurs. Les méthodes de mesure de la dépense énergétique fournis- sent des données sur une période de temps limitée ; elles sont utiles en tant que critère d'évaluation d'autres méthodes lorsque la dépense énergétique est considérée comme critère de référence. D'autres paramètres physiologiques tels que la température corpo- relle, la pression artérielle, la fréquence respiratoire, l'importance de la sudation sont aussi liés à la dépense énergétique et peuvent être enregistrés par des équipements portés par le sujet. Cepen- dant, ces paramètres sont limités en précision et/ou faisabilité pour estimer la dépense énergétique et non adaptés pour mesurer l'activité physique. Néanmoins, ils sont potentiellement intéres- sants et utiles dans le cadre d'un système de surveillance. Principales méthodes de mesure de l'activité physique habituelle et paramètres mesurés Méthodes/Instruments de mesure Paramètres mesurés Calorimétrie indirecte : Eau doublement marquée Échanges gazeux Observation, journal, rappel : Carnets Questionnaires Actimétrie : Podomètre Accéléromètre Fréquence cardiaque : Cardiofréquencemètre Dépense énergétique totale VO2 Activité physique (type, intensité, durée, fréquence) Dépense énergétique liée à l'activité (calculée) Nombre de pas, distance parcourue (estimée) Activité et intensité sous forme d'accélération exprimée en coups/min en fonction du temps Dépense énergétique liée à l'activité (calculée) Activité et intensité sous forme de battements/min VO2 ou dépense énergétique liée à l'activité (calculée) La multiplicité et la diversité des méthodes et instruments reflè- tent l'intérêt mais également la complexité de la mesure des activités physiques. Cette mesure est rendue difficile par la 37 Synthese(fascicule). fm Page 38 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé variété des activités et par les conditions de pratique. Les diverses méthodes de mesure utilisent généralement des compo- sants différents de l'activité physique et ne sont donc pas tou- jours comparables. La combinaison de méthodes offre la possibilité de recueillir une quantité accrue d'informations et d'augmenter la précision de ces informations. L'applicabilité d'un instrument de mesure peut s'apprécier au travers de 5 critères : le coût financier ou le coût en temps pour l'investi- gateur et le sujet, l'acceptabilité, le caractère intrusif ou la capa- cité à modifier l'activité du sujet, la fiabilité et la validité. Toutefois, le choix d'une méthode dépend avant tout du con- texte et de l'objectif de la mesure. Par ailleurs, on assiste à l'apparition des méthodes de mesure de comportement sédentaire et des mesures indirectes de l'activité physique fondées sur les environnements favorables à l'activité physique et leur fréquentation (installations et équipements sportifs, parcs, pistes de marche ou cyclables), ainsi que sur la perception de ces environnements par le sujet. Les études épidémiologiques montrent que l'activité physique régulière diminue la mortalité L'activité physique ou sportive est considérée comme un facteur a priori favorable à la santé. Les effets bénéfiques sur la santé des activités physiques et sportives sont connus depuis l'Anti- quité. Au XIXe siècle, les premiers travaux scientifiques, réalisés en 1843 à Londres, montraient que les taux de mortalité de per- sonnes sédentaires étaient plus élevés que ceux de travailleurs physiquement actifs. Au début des années 1950, des auteurs comparant 30 000 chauffeurs de bus (supposés peu actifs physi- quement) à 20 000 contrôleurs (supposés actifs) trouvaient que ces derniers étaient moins exposés à la survenue d'infarctus du myocarde. Dès la fin des années 1980, un nombre conséquent de travaux semblent conforter la relation entre activité physi- que et réduction de la mortalité prématurée (toutes causes con- fondues). 38 Synthese(fascicule). fm Page 39 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Les études en population générale, publiées ces dernières années et portant sur au moins 5 000 personnes et suivies pen- dant au moins 5 ans dans différents pays (États-Unis, Canada, Grande-Bretagne, Danemark, Finlande, Japon, Hong Kong) montrent de façon concordante un risque relatif de décès moin- dre chez les personnes physiquement actives par rapport aux personnes inactives. Ce résultat est retrouvé quel que soit l'âge et quelle que soit la cause du décès. Il apparat plus probant pour les hommes que pour les femmes. Une réduction de la mortalité générale comprise entre 2 % et 58 % est observée selon le type et le niveau d'activité considérée et selon les étu- des. Il faut souligner combien il est difficile d'isoler l'effet spéci- fique de l'activité physique tant cette activité est associée à une hygiène de vie plus globale et par ailleurs la mortalité est un indicateur qui dépasse la seule activité physique car il intègre de nombreux facteurs (socioéconomiques, santé mentale). Les travaux qui ont évalué des niveaux d'activité physique mon- trent une relation inverse dose-réponse entre l'activité physique et la mortalité. Ces études ont souvent distingué trois groupes de personnes selon l'intensité de leur activité : peu actifs ; modéré- ment actifs ; très actifs. L'activité physique n'étant pas quantifiée de façon précise au niveau de son intensité, sa fréquence et sa durée, il est difficile de définir un seuil utile à atteindre pour infléchir la mortalité. Cependant, il a été observé qu'une dépense énergétique de 1 000 kcal à 1 700 kcal par semaine serait associée à une réduction significative de la mortalité. Une étude prospective publiée fin 2007 et portant sur 250 000 personnes, a tenu compte de très nombreux facteurs d'ajuste- ment. Elle montre qu'une pratique à un niveau voisin de celui des recommandations pour l'activité d'intensité modérée (au moins 3 heures par semaine) ou pour l'activité d'intensité élevée (au moins 20 minutes 3 fois par semaine) entrane une réduction du risque de mortalité de l'ordre de 30 %. Quelques auteurs se sont attachés à analyser les effets des chan- gements de pratique sur la mortalité toutes causes confondues. Leurs études montrent que les sujets devenus actifs ou qui ont augmenté l'intensité de leur pratique ont un taux de mortalité 39 Synthese(fascicule). fm Page 40 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé inférieur à celui de ceux qui sont restés inactifs ou qui n'ont pas modifié l'intensité de leur pratique. Enfin, l'une des études sug- gère que les activités passées ne sont pas, à elles seules, protec- trices et que le bénéfice est perdu par la cessation d'activité physique. La mortalité cardiovasculaire étant la plus élevée, beaucoup de travaux se sont intéressés à sa relation avec l'activité physique. La plupart des études suggèrent une relation inverse entre l'acti- vité physique et le taux de mortalité prématurée par maladie cardiovasculaire en particulier par maladie coronarienne. Chez les sujets présentant des risques de maladie cardiovasculaire et physiquement actifs, la mortalité cardiovasculaire apparat moindre que chez ceux qui ne sont pas actifs, il en est de même pour les personnes diabétiques. Le risque de décès par cancer est également diminué chez les personnes actives (activité modérée ou intense) par rapport aux non actifs. Il reste à préciser, pour les personnes en bonne santé comme pour celles présentant des facteurs de risques, le niveau et le type d'activité physique pour obtenir un bénéfice optimal en terme de réduction de mortalité et d'allongement de l'espérance de vie. La pratique régulière d'activités physiques d'intensité modérée contribue au bien-être et à la qualité de vie L'OMS définit la santé comme pleine jouissance du bien-être social, mental et physique . Le bien-être est une notion com- plexe, plurifactorielle, mal définie, qui ne se réduit pas au simple fait de se sentir bien. Cet état psychologique est cons- tamment en évolution et en construction tout au long de notre vie, il est la résultante de quatre dimensions : le bien-être émotionnel (trait et état d'anxiété, stress, ten- sion, état et trait de dépression, angoisse, confusion, énergie, vigueur, fatigue, émotions, optimisme) ; 40 Synthese(fascicule). fm Page 41 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse les perceptions de soi (compétences, estime globale de soi, image du corps, perception de sa condition physique, percep- tion de matrise de soi, attribution causale des succès et des échecs) ; le bien-être physique (douleur, perception des troubles soma- tiques, état de santé) ; le bien-être perçu (qualité de vie, bien-être subjectif, sens à sa vie). Le bien-être est mesuré à partir d'échelles qui rendent compte globalement de ces quatre dimensions ou plus spécifiquement de certains facteurs : anxiété, estime de soi, dépression, senti- ment de matrise L'activité physique régulière et d'intensité modérée a un effet bénéfique sur le bien-être (sentiment de compétence, image de soi, faible anxiété) des personnes âgées entre 55 et 75 ans sans pathologie. Les études montrent en particulier qu'une pratique physique ou sportive augmente faiblement mais significative- ment le niveau d'estime de soi. Cette augmentation est plus nettement mise en évidence au niveau des populations présen- tant au départ une mauvaise estime d'eux-mêmes. Un large consensus existe sur le rôle bénéfique de l'activité physique chez les adolescents en pleine période de bouleverse- ment pubertaire corporel et psychique. Les répercussions positi- ves se situent en particulier au niveau du stress, du bien-être, de l'image de soi, du fonctionnement social Là également, les effets de l'activité physique sur l'estime de soi sont plus impor- tants chez les adolescents qui souffrent d'une faible estime d'eux-mêmes. Chez les personnes déficientes mentales, les travaux de recher- che indiquent que la participation aux activités physiques est un facteur de développement du bien-être. Cependant, des suivis longitudinaux sur plusieurs années d'adolescent(e)s présentant des troubles du comportement ou déficients intel- lectuels légers pratiquant des sports collectifs relativisent l'importance des répercussions. Les effets sur l'estime de soi semblent plus probants sur les sujets déficients intellectuels moyens placés en établissement spécialisé et présentant à la 41 Synthese(fascicule). fm Page 42 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé base, une faible estime de soi. L'implication dans les activités sportives adaptées semble intéressante pour la motivation, la socialisation, le plaisir partagé et le regard positif des pairs et des parents. Cependant, la pédagogie doit être adaptée et la participation aux compétitions accompagnée psychologique- ment. Les recherches contrôlées sur d'autres populations spécifiques (malades chroniques) restent insuffisantes et trop diverses pour affirmer autre chose que des bénéfices potentiels sont attendus et que les programmes de rééducation par l'activité physique doivent être développés. Les travaux récents considèrent que l'activité physique agit principalement et plus significativement sur la valeur physique perçue et ses composantes (compétence sportive, force, condi- tion physique, apparence physique). L'estime globale de soi qui dépend de beaucoup d'autres facteurs (sociaux, familiaux, pro- fessionnels) sera influencée par le soi physique en fonction de l'importance de la corporéité dans la vie des sujets et des facteurs environnementaux (pairs, parents, enseignants), d'o son extrême variabilité dans le temps. La notion de qualité de vie est aujourd'hui définie par l'OMS comme la perception qu'un individu a de sa place dans la vie, dans le contexte de la culture, et du système de valeurs dans lequel il vit, en relation avec ses objectifs, ses attentes, ses normes et ses inquiétudes . Aujourd'hui, la qualité de vie liée à la santé (Health Related Quality of Life) est celle qui est le plus usitée dans le domaine de l'activité physique et la santé. Elle correspond à la satisfaction du sujet par rapport à sa vie quotidienne (autonomie, symptô- mes physiques, état psychologique, sexualité, image de soi, rela- tions sociales, problèmes matériels, loisir). La qualité de vie liée à la santé s'évalue par entretien, par ques- tionnaire (auto ou hétéro passation) ou par des échelles de sensations subjectives. Les questionnaires génériques sont utili- sés afin de comparer des niveaux entre populations ou les bénéfices d'une intervention (activité physique, médicament, 42 Synthese(fascicule). fm Page 43 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse chirurgie). Des questionnaires spécifiques sont développés pour les populations atteintes de pathologies. Chez les malades chroniques, les personnes en situation de han- dicap et les personnes âgées, les bénéfices de l'exercice (ou d'une phase de rééducation/réadaptation incluant le réen- tranement à l'effort) sur la qualité de vie globale sont large- ment démontrés. Dans la population des sujets âgés de 18 à 64 ans sans trouble de santé, les participants aux activités de loisir ont un score de qualité de vie significativement plus élevé que les non actifs. Il existe une corrélation significative entre la participation aux activités physiques de loisir et la satisfaction de vie en particu- lier au niveau de la population féminine et des adolescents. La pratique des activités physiques de loisir en famille augmente le sentiment de bien-être et d'une bonne qualité de vie des parents et des enfants. La pratique régulière d'activités physiques d'intensité modérée contribue au bien-être subjectif et à la qualité de vie globale en agissant sur les facteurs qui interviennent dans les différentes dimensions intégrées (expériences affectives positives par l'inté- gration au groupe ou regard positif de l'autre, baisse du niveau de stress, satisfaction par rapport au corps, satisfaction par la participation active à la vie sociale). Ces répercussions psychi- ques sont constatées aussi bien au niveau de populations patho- logiques que non pathologiques. Les études confirment que l'activité physique conditionne la fonction musculaire Le muscle squelettique est le seul organe qui assure le travail biomécanique de la locomotion. Il est capable de transformer l'énergie biochimique contenue dans les substrats énergétiques en énergie mécanique. Chez l'homme, le niveau d'activité phy- sique influence la masse musculaire totale, ses propriétés méta- boliques et contractiles et son évolution en fonction des 43 Synthese(fascicule). fm Page 44 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé différentes étapes de la vie. Le maintien d'une fonction muscu- laire normale est indispensable à la vie de relation et à l'autono- mie fonctionnelle. Par ailleurs, le muscle est la plaque tournante du métabolisme, dans la mesure o le volume et l'activité musculaires jouent un rôle dans la prévention des maladies métaboliques. Il s'adapte sous l'effet de l'entranement physique à travers des modifications de la typologie musculaire, du volume musculaire, du nombre et de la compartimentation des mitochondries ainsi que des propriétés des enzymes clés du métabolisme énergétique. Le déterminisme de la masse muscu- laire résulte d'un équilibre entre les processus de synthèse et de dégradation qui agissent selon des voies indépendantes. Les médiateurs de la croissance musculaire en réponse à l'exer- cice sont : les contraintes mécaniques ; les facteurs métaboliques ; les facteurs nerveux ; les hormones ; le type de nutrition. Les contraintes mécaniques s'exercent au niveau des structures membranaires. Elles peuvent être passives en réponse à l'étire- ment du muscle ou actives liées au raccourcissement lors de la contraction. Elles sont relayées au niveau de la membrane par les intégrines, des molécules d'adhésions. Ces protéines agissent sur des facteurs de transduction, les Mitogen Activated Protein Kinase (MAPK), qui activent des facteurs de transcription régu- lant l'expression du génome. D'autres capteurs de tension sont situés à l'intérieur de la machine contractile comme la titine, une protéine du cytosquelette. Ils ont pour but d'intégrer les contraintes mécaniques subies par les protéines contractiles. Sur un plan pratique, la connaissance des facteurs mécaniques permet d'adapter la prescription d'une activité physique dont le but est de favoriser le développement musculaire. Dans cette perspective, il faut proposer des activités qui imposent un niveau de contraintes mécaniques suffisant et acceptable par le sujet. Les facteurs métaboliques peuvent également stimuler la crois- sance musculaire. Le débit d'énergie de la contraction muscu- 44 Synthese(fascicule). fm Page 45 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse laire aboutit à une diminution de la charge énergétique intramusculaire. Il en résulte une augmentation du rapport AMP/ATP. L'activation d'un système enzymatique l'Adenine Mono Phosphate Kinase (AMPK) est considérée comme le cap- teur du statut énergétique de la cellule. Ce système agit en aug- mentant les synthèses protéiques musculaires. L'autre facteur métabolique qui agit sur le développement musculaire est influencé par le niveau de l'oxygénation musculaire ; il s'agit de l'Hypoxic Inductible Factor (HIF) qui favorise la biogenèse des mitochondries. La connaissance du rôle exact de ces facteurs métaboliques montre que l'adaptation du muscle à l'entrane- ment physique est obtenue au prix d'une contrainte métaboli- que importante. La commande nerveuse de la motricité agit initialement sur l'entrée de calcium dans la cellule musculaire. La modulation des flux de calcium active des phosphatases, les calcineurines, qui en fin de chane activent le facteur de transcription nucléaire NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells). Un élé- ment important de la transmission du message nerveux via la calcineurine est représenté par les myogénines, protéines qui régulent l'expression génique des protéines musculaires. Cette cascade d'événements agit sur la différenciation métabolique et structurale des muscles. L'augmentation de la synthèse des cha- nes de la myosine de type lent et la biogenèse mitochondriale en réponse à l'entranement physique sont dans une grande partie dépendantes de l'activation des voies de signalisation cal- cique. De nombreuses hormones jouent un rôle sur le développement musculaire. De façon schématique, on peut distinguer les axes hormonaux impliqués dans le développement de la masse mus- culaire et les hormones qui agissent sur la différenciation du tissu musculaire. L'augmentation de la masse musculaire résulte de l'action coordonnée des hormones stéroïdiennes (principale- ment la testostérone), de l'hormone de croissance (GH) et de l'insuline. Le rôle des stéroïdes sur le développement musculaire s'exerce à toutes les étapes de la vie. L'influence de ces hormo- nes est particulièrement marquée lors de la puberté chez le 45 Synthese(fascicule). fm Page 46 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé garçon. La baisse physiologique de l'ensemble des stéroïdes au cours du vieillissement dans les deux sexes serait aussi associée à une réduction de la masse musculaire et à une augmentation concomitante de la masse grasse. La réponse de l'axe somato- trope est importante sous l'effet de l'exercice musculaire et de l'entranement. La production de l'Insulin Growth Factor I (IGF-I) est stimulée lors de l'exercice physique et joue un rôle sur la réponse de l'anabolisme musculaire. L'IGF-I joue un rôle particulier dans la prolifération des cellules musculaires des sujets âgés soumis à un entranement physique. La réponse hor- monale pour un même niveau d'entranement physique est influencée par l'âge, le statut nutritionnel et le niveau de récupération par rapport aux exercices précédents. Tous ces éléments doivent être pris en compte si l'objectif de l'entrane- ment est d'améliorer la fonction musculaire. Il est actuellement bien démontré que la croissance musculaire d'un organisme dépend à la fois de l'apport protéique et de l'apport calorique total. L'existence d'un seuil au-dessous duquel la croissance musculaire s'arrête puis devient négative a permis de définir des minima d'apport. Ce minimum d'apport protéique est actuellement estimé à 0, 80 g. kg-1 de poids corpo- rel par jour pour l'homme adulte. Ce besoin est augmenté par l'entranement physique et il est supérieur pour les entrane- ments en endurance comparés aux entranements en force, mais il ne doit pas dépasser 2 g. kg-1 par jour. Il a été suggéré que l'augmentation du niveau d'activité physi- que pouvait augmenter le stress oxydatif au niveau des muscles. Cette hypothèse repose sur les relations existant entre l'aug- mentation du métabolisme oxydatif et la génération de radi- caux libres. Ces derniers sont susceptibles de favoriser des lésions musculaires ou vasculaires. Leur action a été évoquée dans le mécanisme des douleurs musculaires résultant d'une activité physique intense et prolongée. Le rôle exact du stress oxydatif fait l'objet d'un débat entretenu par les difficultés méthodologiques pour sa mesure. Il semble cependant bien établi que l'entranement physique augmente considérablement les défenses antioxydantes. Des travaux récents montrent que 46 Synthese(fascicule). fm Page 47 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse l'entranement en endurance augmente la capacité anti- oxydante de façon telle que la supplémentation nutritionnelle en composés antioxydants est inutile voire dangereuse chez ces sujets. Au total, un entranement physique bien conduit est un moyen efficace de lutte contre le stress oxydatif. De nombreuses études réalisées chez l'Homme et l'animal ont permis de montrer que la contraction musculaire stimulait le transport de glucose musculaire indépendamment de l'insuline. Ces effets s'expliquent par l'existence de deux types de trans- porteurs de glucose musculaire (GLUT-4) : l'un est stimulé par l'insuline et l'autre par la contraction musculaire. Sous l'action de l'insuline, ces transporteurs de glucose stockés sous forme de vésicules intra-cellulaires vont être activés et les vésicules de GLUT-4 vont migrer vers la membrane cellulaire. L'exercice stimule le transport du glucose par une voie indépendante de l'insuline qui implique une protéine kinase dépendante de l'AMP (AMPK). Lors de l'exercice, la consommation d'ATP active l'AMPK qui induit la translocation, vers la membrane plasmique, d'un lot spécifique de transporteurs GLUT-4 indé- pendants de l'insuline. La translocation favorise l'entrée du glu- cose dans la cellule musculaire. Par ailleurs, la période post-exercice est caractérisée par une augmentation de la sensibilité musculaire à l'insuline. Ceci entrane une augmentation de la captation du glucose qui dure plusieurs heures après l'arrêt d'une simple séance d'exercice chez le sujet sain comme chez le diabétique de type 2. Ce phé- nomène est localisé aux seuls muscles mobilisés pendant l'exer- cice et dépend en partie de l'importance de la déplétion en glycogène. L'augmentation de la sensibilité musculaire à l'insu- line dure en moyenne 48 h chez les sujets ayant une alimenta- tion normale. Elle est associée à un accroissement du nombre de vésicules de GLUT-4 présentes à la surface la membrane cel- lulaire. La prise d'une ration riche en glucides en post-exercice, qui induit une surcompensation en glycogène, prévient l'aug- mentation de la réponse à l'insuline. À l'inverse, celle-ci per- siste plusieurs jours si la surcompensation en glycogène est prévenue par une alimentation pauvre en glucides. 47 Synthese(fascicule). fm Page 48 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Il est bien établi que l'entranement en endurance augmente la sensibilité à l'insuline chez le sujet sain ou insulino-résistant, normoglycémique ou diabétique de type 2. Ces données ont été obtenues en comparant des sujets sédentaires à des sujets entra- nés en endurance ou lors d'études d'intervention dans lesquelles des sujets sédentaires ont été soumis à un entranement. Ainsi, la captation du glucose chez les mêmes sujets avant et après 6 semaines d'entranement en endurance est augmentée de 30 % à 40 %. Cet effet s'observe 48 à 72 h après l'arrêt de l'exercice, ce qui permet d'exclure un effet persistant du der- nier exercice réalisé. L'entranement exerce de multiples effets. Il provoque une aug- mentation de la signalisation post récepteur de l'insuline, de GLUT-4 et du transport du glucose, de l'activité de la glyco- gène synthétase et de l'hexokinase (glycolyse), ce qui accrot la capacité oxydative du muscle, enfin une augmentation de la quantité de glucose et d'insuline délivrée au muscle (augmenta- tion de la densité capillaire) ; il diminue la libération et aug- mente la clairance des acides gras libres (AGL) ; il modifie la composition musculaire (augmentation de la proportion de fibres oxydatives de type I). La connaissance des différents mécanismes permet d'adapter l'entranement physique dans le but d'optimiser le volume et la fonction musculaires. L'entranement en musculation impose de fortes contraintes mécaniques, augmente avec efficacité la masse musculaire. Il est particulièrement utile pour prévenir la perte physiologique de la masse musculaire due au vieillisse- ment. L'entranement en endurance impose des contraintes métaboliques ; il est utile dans le cadre de la prévention des maladies cardiovasculaires et métaboliques car l'adaptation musculaire agit sur les mécanismes qui favorisent l'apparition de ces affections. Un entranement physique adapté peut être pro- posé dans la prise en charge thérapeutique de certaines myopa- thies. La prescription de l'activité physique doit être adaptée à chaque type de myopathie en fonction de sa physiopathologie et de son degré d'évolutivité. Elle pourra combiner une part d'activité en endurance ou en musculation. Dans le cadre des 48 Synthese(fascicule). fm Page 49 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse myopathies mitochondriales pour lesquelles l'atteinte concerne essentiellement la fonction métabolique du muscle, il a été mis en évidence une amélioration des capacités fonctionnelles sous l'effet de plans d'entranement mixtes avec entranement en endurance et en force. Dans le cadre général des dystrophies musculaires o l'atteinte concerne les structures du muscle, les entranements en force semblent efficaces sur la prévention de la diminution de la force musculaire. Dans ce cas précis, une action bénéfique de l'entranement physique sur la capacité des muscles respiratoires a été bien mise en évidence. L'entrane- ment physique des sujets porteurs de myopathies doit être rigou- reusement suivi par l'évolution des marqueurs biologiques de lésions musculaires. L'activité physique contribue à l'acquisition et au maintien du capital osseux mais pas dans n'importe quelles conditions Le squelette est constitué de pièces osseuses articulées qui, sous l'action des muscles, permettent à l'être humain de se déplacer. Cette fonction soumet le squelette à des contraintes mécaniques qui s'intensifient avec la croissance, du fait de l'augmentation des dimensions corporelles et de la masse musculaire. Au cours du développement, la taille et la morphologie des pièces osseuses évoluent afin de s'adapter aux contraintes mécaniques. La petite enfance est caractérisée par une accrétion osseuse rapide du fait d'une croissance staturale importante. Le deuxième pic d'accrétion osseuse a lieu lors de la puberté. À peu près un quart de la masse osseuse adulte est acquis durant les deux années qui encadrent le second pic d'accrétion osseuse au moment o le taux de minéralisation osseuse est le plus important. Le pic de minéralisation osseuse intervient 6 mois à 18 mois après le pic de croissance staturale. Ce décalage est à l'origine d'une période de relative fragilité du squelette, vers 12-14 ans chez les garçons et 10, 5-11, 5 ans chez les filles. À cette période, on observe une incidence plus élevée des fractures. 49 Synthese(fascicule). fm Page 50 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Lors de la fusion des cartilages de conjugaison, la densité miné- rale osseuse atteint 90 à 95 % de sa valeur maximale. L'âge du pic de masse osseuse intervient entre 20 et 30 ans et varie en fonction du sexe et du site considéré. L'augmentation du contenu minéral osseux au cours de la crois- sance est davantage le résultat d'une augmentation des dimen- sions des pièces osseuses que d'une augmentation de la densité minérale osseuse volumique. La formation du tissu osseux est régulée par des facteurs méca- niques, hormonaux et énergétiques. Avant la puberté, la crois- sance est surtout régulée par l'hormone de croissance et l'IGF-I (Insulin-like Growth Factor-I) alors que pendant et après la puberté, ce sont les stéroïdes sexuels qui exercent une influence prédominante. Les œstrogènes (dans les deux sexes), associés à l'hormone de croissance et l'IGF-I, initient les trois ou quatre années de forte croissance osseuse pendant lesquelles le sque- lette double sa masse. D'autres hormones (parathormone, calci- triol ou 1, 25-dihydroxyvitamine D, vitamine D, calcitonine, hormones thyroïdiennes) sont impliquées dans la régulation du métabolisme osseux. L'apport énergétique total ainsi que les apports protéiques et calciques sont des régulateurs-clés du développement musculo- squelettique, plus précisément dans le cas de carences. Les enfants et adolescents dont les apports calciques sont insuf- fisants risquent d'atteindre un pic de masse osseuse plus faible. En France, les apports calciques recommandés pour des person- nes de 10 à 18 ans s'élèvent à 1 200 mg/j. Au-delà d'une valeur oscillant entre 800 et 1 200 mg/j, toute augmentation supplé- mentaire de la consommation calcique ne semble pas avoir d'effet sur le tissu osseux. L'activité physique, par les contraintes mécaniques qu'elle exerce sur le squelette, induit la formation du tissu osseux. Ce phénomène est maintenant bien établi depuis les années 1970. Durant la croissance, l'activité physique joue un rôle important dans l'acquisition du capital osseux. La période d'intervention 50 Synthese(fascicule). fm Page 51 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse optimale correspond à celle o survient le pic de vélocité d'accrétion calcique osseuse, c'est-à-dire entre 11 et 14 ans chez la fille, 13 et 17 ans chez le garçon (en fait, cette période corres- pond à l'activation hormonale de la puberté). Plus la pratique est précoce, plus l'influence sur le capital osseux est importante. L'activité physique exerce un effet ostéogénique d'autant plus fort que les contraintes mécaniques varient et s'éloignent des contraintes habituelles de la marche ou de la course. Cet effet est particulièrement observé chez l'enfant pré- pubère et plus en début qu'en fin de puberté. La véritable pré- vention de la perte osseuse se joue donc pendant la croissance. La pratique physique agit à la fois sur la masse osseuse, sa den- sité et sur la texture (macro- et micro-architectures). On observe également des bénéfices sur les propriétés mécani- ques de l'os (augmentation de la résistance à la fracture). Une pratique sportive multi-activités semble correspondre au meilleur bénéfice attendu durant la croissance. Les activités physiques et sportives caractérisées par des impacts ou des contraintes (Peak Strain score) sont plus efficaces que des pratiques qualifiées de véloces (augmentation de la densité minérale osseuse de 20 à 33 % selon les sites osseux chez des gymnastes comparées à des nageuses et des témoins). La nata- tion qui se pratique dans un environnement hypogravitaire, ne semble pas avoir d'effet, ce qui est conforme aux résultats obser- vés chez les spationautes. Les pratiques douces (scolaires ou récréatives), bien que moins efficaces, permettent tout de même d'obtenir des résultats significatifs. Lorsque la pratique physique débute après que le pic de masse osseuse soit atteint (entre 20 et 25 ans environ), si elle ne con- duit pas à un gain osseux elle contribue néanmoins au ralentis- sement de la perte osseuse. Pour certains auteurs, le capital osseux acquis durant l'enfance se maintient à l'âge adulte, seu- lement s'il y a continuité de l'entranement. Pour d'autres, le bilan adulte reste lié aux caractéristiques de la pratique effec- tuée durant l'enfance (type, âge de début de pratique, fré- quence, intensité). Certaines études montrent que chez les sportives de haut niveau, la densité minérale osseuse reste 51 Synthese(fascicule). fm Page 52 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé élevée même après un arrêt complet de l'entranement (suivi de 12 années chez des gymnastes). Cependant, une pratique intensive peut entraner des risques de traumatismes ostéoarticulaires voire des dérèglements hormo- naux, surtout lorsqu'elle est associée à un déficit de la balance énergétique chez la jeune fille (généralement activités à domi- nante esthétique). Il a été montré une relation entre la densité minérale osseuse et le risque de fracture. Par exemple, chez l'enfant prépubère une densité minérale osseuse dans le tercile inférieur augmente le risque de fracture. La pratique physique, en améliorant la den- sité minérale osseuse, contribue à la prévention des fractures. L'activité physique agit en association avec d'autres facteurs au niveau de la constitution du capital osseux. Une potentialisa- tion est observée avec des apports nutritionnels suffisants, parti- culièrement une supplémentation en calcium et/ou protéines. En protégeant les vaisseaux, l'activité physique contribue à la prévention des maladies cardiovasculaires Beaucoup de maladies cardiovasculaires ont pour origine l'alté- ration des fonctions de la paroi des vaisseaux. L'endothélium est la monocouche de cellules tapissant la sur- face interne (intima) de tous les vaisseaux. Longtemps consi- déré comme une simple enveloppe impliquée dans les processus d'hémostase, l'endothélium s'avère être une glande endocrine et aussi un intégrateur des processus tissulaires sous- jacents. Ainsi, le monoxyde d'azote (NO) est un messager radi- calaire produit en permanence par l'endothélium et qui remplit localement de nombreuses fonctions dont les mieux reconnues sont la relaxation des cellules musculaires lisses sous-jacentes et l'inhibition de l'agrégation plaquettaire. L'endothélium produit d'autres substances à action vasodilatatrice (comme la prostacy- 52 Synthese(fascicule). fm Page 53 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse cline) ou vasoconstrictrice (comme l'endothéline, mais dont l'expression est réprimée dans des conditions physiologiques). L'endothélium est influencé en permanence par l'écoulement du sang (flux-dépendance) et par la présence de médiateurs neurohormonaux. Ainsi, l'augmentation du débit sanguin pro- voque un frottement plus élevé du sang sur l'endothélium (cisaillement endothélial) et très vite une hausse de la produc- tion de NO à l'origine d'une vasodilatation flux- et endothé- lium-dépendante (du fait de la relaxation par le NO des cellules musculaires lisses vasculaires sous-jacentes). L'endothélium peut exprimer des molécules dites d'adhérence qui, comme leur nom l'indique, favorisent le recrutement et le passage de leucocytes circulants dans l'intima. Il joue un rôle déterminant au cours des processus inflammatoires et contrôle, en outre, pour une large part, le passage inter- et transcellulaire des nombreux nutriments et hormones circulantes. Enfin, l'endothélium intervient dans la coagulation sanguine en empêchant l'exposition du sous-endothélium, thrombogène, aux facteurs circulants de la coagulation ainsi qu'en synthéti- sant un certain nombre de facteurs anti- ou procoagulants. Il est admis depuis plusieurs années que l'entranement physi- que est associé à une augmentation du calibre vasculaire. Par exemple, des données autopsiques et des études angiogra- phiques indiquent la présence d'artères coronaires ayant un dia- mètre élargi chez les athlètes. Ces modifications vasculaires structurales (augmentation du diamètre luminal) pourraient ainsi constituer une réponse adaptative permettant de limiter le cisaillement endothélial au cours des exercices musculaires répétés. Cependant, les effets favorables de la pratique d'une activité physique en endurance sur la fonction endothéliale peuvent être dans certains cas limités. Ainsi, une étude récente indique que la pratique d'une activité physique de façon trop régulière et trop intensive est susceptible de diminuer la réponse vasculaire au NO du fait d'un remodelage de la paroi vasculaire et/ou d'une désensibilisation du muscle lisse vascu- laire au NO, ou encore d'une production accrue de radicaux libres oxygénés. 53 Synthese(fascicule). fm Page 54 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Avec l'avancée en âge, en présence ou non d'une hypertension artérielle, il existe une altération de la fonction endothéliale via une altération de la voie du NO et une production de radi- caux libres qui compromettent secondairement la disponibilité en NO, ainsi qu'un état inflammatoire chronique de bas grade qui modifie également la biodisponibilité de NO. Cette anoma- lie prédomine au niveau des artères plutôt que des artérioles, et contribue à favoriser le développement de l'athérome. L'entra- nement en endurance atténue la diminution de la réponse vaso- dilatatrice musculaire qui évolue avec l'avancée en âge. On sait désormais qu'il est possible de limiter ces modifications par la pratique d'une activité physique. La majorité des études réalisées chez des sujets porteurs de pathologies caractérisées par une altération de la vasodilata- tion NO-dépendante (hypertension, hypercholestérolémie, dia- bète) ont démontré une amélioration de cette fonction dans les gros vaisseaux et les vaisseaux résistifs par l'exercice physi- que, tandis qu'une telle amélioration chez des sujets sains est moins souvent observée. Tenant compte des liens physiopathologiques et pronostiques forts entre les anomalies fonctionnelles et structurales vasculai- res et la survenue d'événements cardiovasculaires, la pratique d'une activité physique régulière apparat essentielle pour la prise en charge des patients porteurs de ces pathologies. Cepen- dant, des incertitudes demeurent sur, non seulement les méca- nismes (par exemple le NO) mis en jeu par l'activité physique, mais également sur la définition de l'intensité et des modalités d'exercice optimales. L'activité physique entrane des effets variables sur le système immunitaire De nombreuses études se sont attachées à comprendre la rela- tion entre infection, paramètres immunitaires et intensité de l'exercice physique. La pratique d'un exercice physique modéré 54 Synthese(fascicule). fm Page 55 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse peut représenter un moyen de prévention contre certaines maladies dans lesquelles le système immunitaire est impliqué. Des phénomènes de leucocytose survenant au cours de l'exer- cice puis de lymphopénie post-exercice sont largement décrits dans la littérature, ils constituent la réponse biphasique à l'exer- cice intense. Le retour aux valeurs basales des cellules immuno- compétentes est obtenu plusieurs heures après la fin d'un exercice très intense. Il est établi que le cortisol et les catécho- lamines sont des médiateurs importants de ces réponses. C'est ainsi que l'injection de noradrénaline est capable de mimer l'exercice, avec une rapide diminution du nombre des lympho- cytes et une augmentation permanente de celui des neutrophi- les 2 h après injection. L'exercice aigu est à l'origine de changements dans le nombre et la distribution relative des sous- types lymphocytaires. Ces changements sont généralement transitoires. Des approches longitudinales et croisées ont été réalisées pour l'étude de la réponse immunitaire pendant l'entranement phy- sique, chez l'athlète. Dans les études croisées, les paramètres immunitaires (incidence des maladies, numération et fonction lymphocytaire T) sont comparés entre athlètes et sujets séden- taires, ou bien par rapport à des valeurs de référence. Aucune différence n'est apparue entre les groupes de niveau différent d'entranement. Les études longitudinales ont permis de suivre des paramètres immunitaires dans le temps, pendant la durée de l'entranement par exemple, et les valeurs sont comparées entre différents types d'entranement (modéré versus intense, entra- nement versus compétition). Les résultats convergents mon- trent que les relations entre l'entranement physique et les paramètres immunitaires suivent une courbe en U inversé. Le statut immunitaire s'améliore sous l'effet d'un entranement modéré puis se dégrade pour des entranements intenses. L'entranement intense, même sur de courtes périodes, peut être responsable d'une augmentation de la fréquence des infec- tions respiratoires. Ainsi, l'incidence des infections respiratoires est supérieure à 40 % chez des nageurs de compétition suivis sur 4 semaines d'entranement intense. La fréquence plutôt que la gravité des infections respiratoires apparat accrue chez les 55 Synthese(fascicule). fm Page 56 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé athlètes comparés aux sédentaires. En revanche, l'entranement modéré n'accrot pas et peut même réduire les risques d'infec- tions respiratoires. Ces données mettent bien en évidence le fait qu'un entranement modéré stimule la fonction immuni- taire, alors qu'un entranement intense l'inhibe. Le vieillissement du système immunitaire est caractérisé par un déclin progressif de la réponse aux antigènes exogènes. Il a été démontré que l'augmentation du niveau d'activité physique de sujets âgés prévient le déclin des fonctions immunitaires. La réponse vaccinale à la vaccination antigrippale est supérieure chez les sujets entranés âgés. La réponse d'hypersensibilité retardée après la sensibilisation à un nouvel antigène, qui reflète les fonctions de mémorisation des lymphocytes T, est plus forte chez les sujets actifs les plus entranés. L'ensemble de ces données souligne l'intérêt de maintenir un niveau d'activité élevé pour prévenir les effets néfastes du vieillissement sur les fonctions immunitaires. L'activité physique contribue au bon fonctionnement du cerveau L'activité physique régulière apporte une protection remarquable contre les lésions cérébrales dans différentes localisations anato- miques (hippocampe, cortex moteur, pédoncules cérébraux, cer- velet). Cette observation a été faite pour différentes étiologies (utilisation de toxiques, ischémie focale ou bien lésions secon- daires à une pathologie neurodégénérative innée). L'exercice réduit, voire bloque, l'altération ou la perte neuronale quel que soit le type de lésions provoquées chez l'animal, et favorise la récupération des performances comportementales et/ou motrices. Ces effets s'accompagnent d'une augmentation du BDNF (Brain- Derived Neurotrophic Factor) et de l'IGF-I (Insulin-like Growth Factor-I) dans les zones cérébrales concernées. Les neurotrophines et plus particulièrement le BDNF et le NGF (Nerve Growth Factor) jouent un rôle critique dans la 56 Synthese(fascicule). fm Page 57 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse modulation de la plasticité synaptique du cerveau adulte. Elles sont exprimées dans de nombreuses régions du système ner- veux central et périphérique et assurent la survie des neurones du système nerveux. La synthèse et la libération du NGF et du BDNF par les neurones sont sous le contrôle de l'activité neu- ronale. La capacité du BDNF à moduler la plasticité synaptique dans le cerveau adulte a été mise en évidence dans de nombreuses études : le BDNF régule le branchement et le remodelage des axones et dendrites, la synaptogenèse dans l'arborisation des terminaisons axonales, l'efficacité de la transmission synap- tique et la maturation fonctionnelle de synapses inhibitrices et excitatrices. La délétion ou l'inhibition du gène codant le BDNF induit un déficit dans la LTP (Long Term Potentia- tion), le corrélat électrophysiologique de l'apprentissage et la mémoire. Ce déficit dans la fonction synaptique peut être amendé par l'application exogène ou la surexpression de BDNF. La neurogenèse existe tout au long de la vie chez l'animal adulte (souris, rat, oiseaux, primates) et chez l'homme. Exposer des rats adultes à un environnement enrichi ou leur donner un accès volontaire à une roue d'activité augmente la neurogenèse dans l'hippocampe (gyrus dentelé) dont témoigne un accroisse- ment de la performance dans des tâches spécifiques liées à la mémoire spatiale. Les changements au niveau de la neuroge- nèse s'accompagnent de l'induction/expression de la LTP et d'une augmentation concomitante de l'expression de BDNF. Comme ces observations sont confinées au gyrus dentelé, cela suggère fortement que ces modifications jouent un rôle dans la régulation de la plasticité structurale et fonctionnelle. La preuve en est apportée par la contre expérience : si on bloque l'action du BDNF, on empêche le gain d'apprentissage et de mémoire induit par l'exercice. La traduction fonctionnelle est une baisse des performances cognitives. L'exercice musculaire augmente la production de BDNF dans d'autres régions que l'hippocampe et, en particulier, dans des régions du cerveau directement impliquées dans l'activité 57 Synthese(fascicule). fm Page 58 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé motrice (cortex moteur et striatum), dans la corne antérieure de la moelle épinière, et les muscles squelettiques. Le BDNF joue un rôle dans le développement des connexions fonction- nelles entre le muscle squelettique et la moelle épinière. Ainsi, le BDNF et d'autres neurotrophines produits dans le muscle squelettique pourraient amplifier le potentiel d'innervation des motoneurones et jouer un rôle critique dans la plasticité de la synapse neuromusculaire. Après lésion médullaire chez le rat, l'ARNm du BDNF et du GNDF (glial cell line) est augmenté de 11 et 14 fois, respective- ment, dans le muscle soléaire des animaux soumis à un pro- gramme d'entranement, ce qui suggère que le BDNF et le GDNF produits et libérés par le muscle pourraient être impli- qués dans la plasticité spinale. L'activité physique régulière renforce également l'unité neuro- vasculaire par au moins deux mécanismes : accroissement de l'angiogenèse et de l'astroglie. L'action de l'activité physique sur le cerveau concerne égale- ment les pathologies dégénératives : vieillissement physiologi- que et maladie d'Alzheimer. Le vieillissement s'accompagne de modifications morphologi- ques de l'hippocampe, structure cérébrale impliquée dans l'apprentissage et la mémoire chez l'Homme. De plus, la neuro- genèse hippocampale est diminuée avec l'âge. En expérimentation animale, il est bien démontré que la capa- cité à acquérir de nouvelles tâches chez le rat diminue avec l'âge. Chez l'Homme, l'imagerie a mis en évidence une atrophie hippocampale chez le sujet âgé. Ces conséquences délétères du vieillissement peuvent être pré- venues, voire sont réversibles. Les sujets âgés qui ont pratiqué une activité physique régulière tout au long de leur vie ont une perte de tissu cérébral moindre que les sujets sédentaires et ont de meilleures performances cognitives. Chez des souris âgées soumises à un protocole d'entranement, il a été mis en évidence une réversibilité de 50 % de la perte 58 Synthese(fascicule). fm Page 59 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse neuronale au niveau de l'hippocampe par rapport aux souris contrôles sédentaires du même âge. Ces souris actives présen- tent également une neurogenèse hippocampale et des capacités d'apprentissage augmentées par rapport aux souris sédentaires. Fait notable, les souris âgées entranées apprennent plus vite (spatial learning) que les souris jeunes sédentaires. Dans un modèle de maladie d'Alzheimer (souris TgCRND8), il a été montré que l'activité physique volontaire diminue signi- ficativement la charge en plaques de substances amyloïdes . L'activité physique pourrait représenter une stratégie comporte- mentale simple dans la résistance au développement de la mala- die d'Alzheimer. Des études récentes suggèrent en effet que l'activité physique régulière pourrait retarder la survenue et/ou ralentir la progression de la maladie d'Alzheimer. Le principal médiateur de la neuroprotection associée à l'exer- cice est l'IGF-I, une hormone qui a un effet neurotrophique très puissant et joue un rôle de médiateur de la plupart des effets de l'exercice musculaire sur le cerveau (stimule l'entrée du calcium, du glucose. ). L'exercice musculaire accrot la quantité d'ARNm de l'IGF-I au niveau cérébral et la quantité d'IGF-I. Cet effet est médié par le récepteur de l'IGF-I. L'inhi- bition de l'activation du récepteur de l'IGF-I avec l'exercice abolit les effets de l'exercice sur la synthèse de BDNF et annule l'augmentation des performances cognitives des rats. L'exercice musculaire prévient et protège le cerveau des lésions en aug- mentant également la captation de l'IGF-I circulant par le cerveau. Les mécanismes d'action de l'IGF-I intra-cérébral sont bien démontrés et pourraient potentiellement être mobilisés sous l'effet de l'activité physique. Ils incluent : l'apoptose et des pro- téines impliquées dans la neurogenèse, l'homéostasie calcique et l'augmentation du métabolisme du glucose par les neurones. L'IGF-I pourrait agir sur la captation d'oxygène par les neurones et intervenir également dans la modulation de l'excitabilité neuronale par l'intermédiaire des canaux ioniques, des récepteurs au glutamate ou de la taille des synapses. l'angiogenèse et 59 Synthese(fascicule). fm Page 60 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Des facteurs génétiques pourraient conditionner l'effet de l'activité physique Il existe des différences interindividuelles considérables dans la réponse à l'exercice physique, autant sur le plan de l'endurance cardio-respiratoire que sur le plan de l'amélioration du profil de risque. L'identification des gènes et de leurs mutations impli- qués dans la réponse à l'entranement est fondamentale pour la compréhension du rôle de l'exercice sur la santé des différentes populations et sur le développement du potentiel de perfor- mance physique des athlètes. Le niveau d'hétérogénéité de la réponse de la capacité aérobie à l'entranement physique sous l'effet des facteurs génétiques dans la population générale a été mis en évidence par une grande étude débutée en 1992 aux États-Unis. Cette étude Heritage (Health Risk Factors Exercise Training and Genetics) tente d'éta- blir des liaisons entre le patrimoine génétique et la perfor- mance. Un autre aspect majeur sur le plan de la santé est de vérifier dans quelle mesure le patrimoine génétique peut influencer la réponse positive à l'entranement. Le criblage génomique réalisé sur la consommation maximale d'oxygène et la réponse à l'entranement a permis d'identifier 4 loci reliés à la VO2 max à l'état sédentaire, loci situés sur les chromosomes 4, 8, 11 et 14, et par ailleurs 5 loci reliés à la con- sommation maximale d'oxygène à l'entranement situés sur les chromosomes 1, 2, 4, 6 et 11. Au total, 56 polymorphismes au sein de 34 gènes candidats ont été identifiés. Des études d'asso- ciation et de liaison génétique avec un certain nombre de ces gènes candidats ont été réalisées. Ceci a permis de préciser la contribution du gène ACE (enzyme de conversion de l'angio- tensine) à la performance aérobie. Le gène ACE est responsable de la conversion de l'angiotensine I en angiotensine II, un important vasoconstricteur impliqué dans la régulation de la tension artérielle et également dans la croissance tissulaire. La variabilité de l'expression du gène ACE a été proposée comme le facteur majeur de la capacité aérobie. Le gène ACE est exprimé dans plusieurs tissus, dont le muscle squelettique, et 60 Synthese(fascicule). fm Page 61 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse lié à peut donc être considéré, en raison de son action sur la crois- sance tissulaire, comme un gène candidat de la performance. Les porteurs de l'allèle I du polymorphisme ACE I/D seraient avantagés au plan de l'endurance cardio-respiratoire. D'autres gènes présentent un polymorphisme la performance : gène de la créatine kinase musculaire (CCK) ; gène de l'alpha 3 actinine musculaire (ACTN3) ; gène de l'adé- nosine monophosphate déaminase (AMPD) ; gène de l'interleukine 6 (IL6). Les 37 gènes codant les protéines impliquées dans la production d'ATP peuvent être considérés comme des gènes candidats de la performance. Les sujets porteurs de mutations au sein de la sous-unité 5 de la NADH déshydrogénase (MTND5) ont un VO2 max plus élevé que les sujets non porteurs de ces muta- tions. La créatine kinase musculaire (CKMM) est une enzyme importante pour la production d'ATP dans la cellule muscu- laire. Les résultats de l'étude Heritage montrent que le polymor- phisme de la créatine kinase musculaire rend compte de 9 % de la variance observée dans les changements de VO2 max sous l'effet de l'entranement. Un facteur déterminant de la santé est le niveau d'activité phy- sique spontanée. Il a été démontré qu'il existe de fortes varia- tions individuelles de ce paramètre. La comparaison de paires de jumeaux a permis de mettre en évidence une forte héritabi- lité du niveau d'activité physique spontanée. Cependant, le rôle confondant des facteurs familiaux, culturels et environnemen- taux a justifié des études complémentaires. Une étude a montré que le patrimoine génétique expliquait aussi bien la participa- tion à des activités physiques de loisir que des activités physi- ques sportives, cette association semblant plus forte chez les hommes. Un autre facteur important concerne la composition corporelle. Plusieurs gènes sont mis en cause dans la variation de la composition corporelle avec l'entranement physique. En accord avec la fonction métabolique du système sympathi- que, il a été montré que des mutations du récepteur -adréner- gique (ADRB3) pouvaient influencer la réponse de la masse grasse à l'exercice physique. Le polymorphisme du gène codant 61 Synthese(fascicule). fm Page 62 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé la protéine de couplage UCP3 est également associé au niveau de réponse de la composition corporelle à l'exercice musculaire. Les résultats de l'étude Heritage ont permis de montrer que le polymorphisme du gène de l'IGF-I était associé au gain de masse maigre sous l'effet de l'entranement. Dans le domaine des facteurs hormonaux, les effets de l'activité physique sur l'action de l'insuline ont été reliés au polymor- phisme du récepteur -adrénergique ADRB3, et du polymor- phisme de l'ACE. Récemment, il a été démontré que le polymorphisme du gène de l'interleukine-6 pouvait influencer l'index de tolérance au glucose. Sur le plan des risques cardiovasculaires, plusieurs études ont mis en évidence l'association entre les variations du génome, la réponse à l'activité physique des lipides sanguins et des facteurs de l'hémostase. Il existe une interaction entre le niveau d'acti- vité physique, le niveau d'expression du gène codant l'apolipoprotéine E et le profil lipoprotéique. À propos de la régulation de la pression artérielle, il a été initia- lement proposé que le polymorphisme du gène de l'ACE pou- vait expliquer la variabilité individuelle de la réponse de la pression sanguine à l'entranement. Cependant, les résultats de publications récentes ne confirment pas cette relation. Les résultats accumulés à ce jour sur les bases génétiques de la performance permettent de conclure à la présence de ressem- blances familiales pour la plupart des indicateurs de perfor- mance mesurés sans entranement préalable et en réponse à l'entranement physique. Les estimations d'héritabilité varient de 25 à 50 % pour la consommation d'oxygène (mesurée pour un effort maximal ou sous-maximal) et de 40 à 70 % pour les propriétés métaboliques du muscle squelettique. Les quelques études sur les fondements moléculaires de la per- formance aérobie ont révélé des associations positives avec cer- tains gènes candidats. L'interaction entre la variabilité de certains gènes et la réponse au niveau d'activité physique est bien démontrée pour la composition corporelle, le métabolisme lipoprotéique, la sensibilité à l'insuline. 62 Synthese(fascicule). fm Page 63 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse L'activité physique est la meilleure prévention des maladies cardiovasculaires et constitue un élément important de leur traitement Les maladies cardiovasculaires d'origine athéromateuse repré- sentent un problème médico-économique majeur en France. Elles restent en effet la première cause de mortalité et leur inci- dence est sans cesse croissante. Plusieurs enquêtes longitudinales permettent d'étudier le lien entre l'activité physique et les pathologies cardiovasculaires d'origine athéromateuse. La majorité de ces études se focalisent sur le lien à moyen terme (entre 5 et 10 ans). Elles sont en majorité non européennes et tiennent compte de nombreux facteurs de confusion (sexe, âge, IMC, consommation de subs- tances psychoactives, tension artérielle, cholestérol, diabète, cancer, mode de vie dont le niveau d'éducation, les habitudes alimentaires, les antécédents familiaux et le stress et bien-être). Le facteur activité physique s'avère moins explicatif que d'autres facteurs dans la survenue de maladies cardiovasculaires d'origine athéromateuse, comme la consommation de tabac, l'obésité, l'hypertension, le diabète Cependant, le cumul des facteurs de risque est en soi un facteur de risque cardiovascu- laire, surtout chez les hommes jeunes. L'activité physique est désormais recommandée dans le domaine des maladies cardiovasculaires, à la fois pour prévenir leur survenue et pour en limiter les conséquences lorsqu'elles sont installées. Les principales affections concernées sont la coronaropathie, l'insuffisance cardiaque chronique et l'artério- pathie des membres inférieurs, alors que les preuves expérimen- tales de l'impact de l'activité physique sur les maladies cérébro- vasculaires demeurent insuffisantes. Même si les mécanismes notamment moléculaires sous- tendant l'impact de l'activité physique sur l'évolution de la maladie athéromateuse, sont encore à élucider, il existe des preuves expérimentales de l'efficacité de l'activité physique sur différents facteurs fortement corrélés à ces maladies. 63 Synthese(fascicule). fm Page 64 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Le diabète de type 2 en est un exemple particulièrement expli- cite dans la mesure o l'activité physique permet à elle seule de prévenir sa survenue dans près de 60 % des cas chez des sujets présentant une intolérance au glucose. Lorsque le diabète est installé, l'activité physique facilite l'homéostasie glycémique à la fois sur le versant hyper- et hypoglycémique. Elle peut ainsi permettre d'alléger le traitement médicamenteux. Elle retarde l'apparition des complications dégénératives qui font la gravité de la maladie diabétique. La réduction de l'insulino-résistance, l'amélioration du transport et de l'utilisation du glucose muscu- laire et la diminution de la production hépatique de glucose expliquent, au moins en partie, ces effets. En conséquence, l'activité physique est actuellement considérée comme un objectif prioritaire en politique de santé dans la lutte contre la pandémie représentée par le diabète de type 2. L'activité physique réduit la pression artérielle chez les patients hypertendus, en moyenne de 11 mmHg pour la pression arté- rielle systolique et de 8 mmHg pour la pression diastolique. Elle réduit dans les mêmes proportions l'hypertension artérielle d'effort. Elle permet de différer, voire de rendre inutile, le trai- tement médicamenteux d'une hypertension artérielle de dia- gnostic récent. Les mécanismes expliquant cet effet sont là encore incomplètement connus. Cependant, une diminution des résistances artérielles périphériques, une réduction de la dysfonction endothéliale et des anomalies neuro-hormonales liées à l'hypertension artérielle, ainsi qu'une augmentation de la sensibilité à l'insuline (impliquée dans la pathogénie de l'hyper- tension artérielle) ont été démontrées. Par ailleurs, l'activité physique concourt à l'amélioration du profil lipidique sérique avec une diminution en moyenne de 3, 7 % du taux de triglycérides, de 5 % du taux de LDL-cholestérol et une augmentation de 4, 6 % du taux de HDL-cholestérol. Elle participe, avec le régime, au contrôle de la surcharge pondérale, avec augmentation de la masse maigre et réduction de l'adipo- sité abdominale. Elle facilite le sevrage tabagique et permet une réduction du syndrome dépressif, identifié comme un facteur de risque fort et fréquent au cours d'événements cardiovasculaires 64 Synthese(fascicule). fm Page 65 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse majeurs et un facteur péjoratif du pronostic. Enfin, l'activité physique améliore l'hypercoagulabilité et l'inflammation, impli- quées dans la physiopathologie de l'athérome. Lorsque la maladie cardiovasculaire est installée, l'activité phy- sique a un impact important sur l'évolution de la maladie. Elle agit sur l'amélioration de l'insulino-résistance, de la dysfonction endothéliale et des anomalies neuro-hormonales. Un des effets les plus spectaculaires est la réduction de la morta- lité de 25 à 35 % chez les patients atteints d'une maladie coro- narienne. Une réduction des signes cliniques (tels que l'angor, la dyspnée ou la claudication artérielle) et une augmentation des capacités physiques sont associées. L'activité physique permet donc de prolonger l'espérance de vie dans de meilleures conditions. Les modalités de l'activité physique recommandée au cours des maladies cardiovasculaires associent des exercices globaux (recrutant des territoires musculaires importants) et des exer- cices plus analytiques (nombre limité de muscles) développés contre une résistance au mouvement. La question du niveau le plus approprié de l'intensité de ces exercices reste posée. Un niveau minimal est cependant requis afin d'obtenir un impact sur la morbi-mortalité. Il est proche des 50 % des capa- cités maximales mesurables par un test d'effort de chaque sujet. Il est possible alors de rester à ce niveau d'entranement, en se limitant à une amélioration des performances aérobies. Si, en revanche, un recrutement partiel du métabolisme anaé- robie avec un gain en force musculaire plus important est recherché, le niveau sera plus élevé sans cependant atteindre les capacités maximales pour lesquelles le risque de compli- cation est le plus fort. La durée minimale d'une séance d'exercice doit être de 30 minutes. La fréquence préconisée habituellement est quotidienne, ou au minimum 5 jours par semaine, pour l'entranement global, et au minimum 2 séances par semaine pour le renforcement musculaire contre résistance. Les types d'exercices possibles sont très variés, adaptables aux goûts, à l'âge et aux aptitudes d'un grand nombre de sujets : marche, course, vélo, natation, gymnasti- 65 Synthese(fascicule). fm Page 66 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé que, activités sportives diverses, utilisation de différents ergo- mètres ou système de musculation Les modalités tiendront compte du contexte : activité physique dans le cadre d'une prévention primaire ou secondaire. Dans ce dernier cas, une évaluation médicale préalable sera nécessaire afin de permet- tre une stratification du risque et une adaptation des exercices notamment au cours de l'insuffisance cardiaque pour laquelle une plus grande progressivité et une surveillance régulière sont nécessaires. Les risques de l'activité physique au cours des maladies cardio- vasculaires sont prioritairement représentés par les complica- tions cardiaques et surviennent essentiellement lorsque les efforts sont intenses et inadaptés aux capacités réelles du sujet. Ainsi, ils sont très réduits lorsque l'entranement est effectué dans le cadre de programmes supervisés (réadaptation). Il s'agit surtout de complications coronaires thrombotiques survenant sur une plaque d'athérome instable (non protégée par une fibrose et qui va donc se fissurer) et à l'origine d'accidents ischémiques myocardiques pouvant être dramatiques. Le carac- tère instable de la plaque d'athérome n'atteint pas le plus sou- vent les lésions coronaires les plus sténosantes, qui sont pourtant celles qui sont dépistables actuellement en pratique courante par la méthode d'imagerie de référence qu'est la coro- narographie. De même, un test d'effort recherchera une isché- mie myocardique d'effort en relation avec une sténose coronaire serrée mais ne pourra pas contribuer à la découverte d'une telle plaque vulnérable. La prudence reste donc de règle et impose d'éviter des efforts violents tout en respectant les contre-indications à l'entranement physique que sont essen- tiellement l'angor instable, l'insuffisance cardiaque décompen- sée, l'hypertension artérielle sévère, les troubles du rythme cardiaque complexes, le rétrécissement valvulaire aortique serré, toute affection inflammatoire ou infectieuse évolutive. Les complications musculo-squelettiques liées à l'exercice au cours des maladies cardiovasculaires sont rares à condition que l'activité physique soit individualisée c'est-à-dire adaptée à l'âge et aux capacités de chaque sujet. 66 Synthese(fascicule). fm Page 67 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse L'activité physique est un traitement à part entière de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) Les relations entre activité physique et maladie respiratoire sont étroites. L'activité physique est l'outil thérapeutique le plus per- formant dans le traitement de la dyspnée et de la broncho- pneumopathie chronique obstructive (BPCO), la maladie respi- ratoire des fumeurs dont la prévalence est galopante (3e rang mondial des maladies mortelles en 2020). Il semble qu'elle puisse également jouer un rôle dans la prévention de cette maladie ou de ses complications. À l'opposé, chez l'athlète, le sport de haut niveau induit une hypoxémie et peut conduire à des asthmes graves chez des sujets non allergiques. Les études sur l'efficacité de l'activité physique pour prévenir les maladies respiratoires sont rares et la BPCO concentre la quasi- totalité des travaux. Deux études récentes sur un grand nombre de sujets apportent des éléments de preuve convaincants. Dans une première étude, un suivi de 6 790 sujets sur 11 ans a montré que les fumeurs actifs pratiquant une activité physique égale ou supérieure à 2 heures par semaine ont un risque réduit de déve- lopper une BPCO comparativement aux fumeurs dont la quan- tité d'activité physique est inférieure à ce seuil. La même équipe suivant 2 386 patients atteints de BPCO pendant 20 ans, avait précédemment montré, pour cette même quantité d'activité physique, une réduction de 40 % des hospitalisations et de la mortalité d'origine respiratoire. Le recours à l'activité physique comme outil thérapeutique pro- vient du modèle initial, défini dans les années 1980, du cercle vicieux du déconditionnement ou spirale de la dyspnée. Le malade respiratoire, essoufflé en raison de sa maladie (part res- piratoire de la dyspnée) cesse toute activité, ce qui conduit à un déconditionnement c'est-à-dire à une perte des fibres et des enzymes de la voie métabolique musculaire oxydative. Tout exercice est alors essentiellement réalisé avec les fibres lacti- ques. Directement ou indirectement, l'acide lactique formé sti- mule alors les centres respiratoires ce qui aggrave la dyspnée 67 Synthese(fascicule). fm Page 68 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé préexistante (part musculaire de la dyspnée). Le réentrane- ment à l'effort a donc pour objectif de restaurer la voie oxyda- tive afin d'interrompre ce cercle vicieux. Il diminue la dyspnée des patients en améliorant sa part musculaire, sans modification de la fonction respiratoire globale. Ce modèle, aujourd'hui démontré, est actuellement complété. La BPCO est une mala- die inflammatoire à tous les niveaux : respiratoire, sanguin, musculaire L'activité physique a un effet anti-inflammatoire et anti-oxydant qui participe nécessairement, à côté d'autres phénomènes, à l'amélioration de l'état de ces patients. Les effets du réentranement à l'effort chez le patient présentant une BPCO ont fait l'objet de dizaines d'études contrôlées qui depuis 1996 ont été compilées sous forme de méta-analyse ou analysées en termes d' evidence-based medicine . Les résultats sont particulièrement remarquables : la dyspnée, la tolérance à l'effort, la qualité de vie et le nombre d'exacerbations sont amé- liorés au niveau le plus élevé (A) en terme d' evidence-based medicine . Les dernières recommandations sur le réentranement à l'effort chez le patient atteint de BPCO s'accordent avec la notion de 2 heures d'activité physique par semaine, à pratiquer régulière- ment et de façon permanente. Les désaccords portent sur le niveau d'intensité. Les partisans d'une intensité élevée arguent des meilleurs résultats à court terme. Ceux d'une intensité modérée insistent sur la fidélisation des patients obtenue par cette démarche, qui induit des résultats cliniquement pertinents. Les études sur les autres affections respiratoires sont insuffisan- tes pour réaliser des méta-analyses. Toutefois, elles montrent des résultats équivalents à ceux obtenus pour la BPCO. Une mention spéciale pour la maladie asthmatique : l'époque o l'on signait des certificats de contre-indication à la pratique sportive est lointaine, c'est même actuellement une faute profession- nelle. Comme conséquence, les asthmatiques sont beaucoup moins déconditionnés que dans le passé. Dans ces condi- tions, l'activité physique ne peut pas être une prescription au sens formel du terme dans l'asthme, en revanche elle doit être largement recommandée. 68 Synthese(fascicule). fm Page 69 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Le sport de haut niveau peut être à l'origine d'une hypoxémie induite par l'exercice (HIE) qui apparat chez les 2/3 d'athlètes endurants, jeunes, de haut niveau. À partir de 40 ans, elle est quasiment constante et devient systématique chez les simples cyclotouristes de 60 ans. Cette HIE totalement asymptomatique est probablement la conséquence au moins partielle d'altéra- tions à type de sub-œdème du parenchyme pulmonaire. Il ne semble pas y avoir de retentissement à long terme de l'hypoxé- mie induite par l'exercice. Il n'en est pas de même pour l'asthme du sportif qui apparat chez les sportifs non allergiques, de haut niveau, matures (environ 25 ans), perturbe leurs perfor- mances et qui est difficile à juguler. L'abrasion des voies aérien- nes par des hyper-ventilations extrêmes et répétées serait à l'origine de cette forme clinique particulière de l'asthme. La pratique régulière d'une activité physique et sportive permet de limiter le gain de poids et participe à son contrôle L'activité physique modérée est un facteur important de main- tien du poids corporel. Il est essentiel de distinguer d'une part, les effets de l'activité physique en termes de prévention du gain de poids, et, d'autre part, son rôle dans la prise en charge des sujets en excès de poids. Les facteurs en cause dans la prise de poids et le développement de l'obésité sont multiples et intri- qués (facteurs biologiques, comportementaux, sociétaux) et l'activité physique est un des éléments pouvant influencer le bilan d'énergie et l'état de santé, en association avec les habitu- des alimentaires. De même en matière de traitement de l'obé- sité, les conseils d'activité physique occupent une place importante dans le cadre général d'une prise en charge globale associant des conseils alimentaires et un soutien psychologique. Les résultats des études d'observation disponibles actuellement indiquent que l'activité physique peut jouer un rôle d'atténua- tion du gain de poids au cours du temps chez l'adulte, l'adolescent et l'enfant, sans toutefois permettre de prévenir 69 Synthese(fascicule). fm Page 70 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé complètement le phénomène, ni promouvoir une perte de poids au niveau des populations. De façon intéressante, il a été montré, chez l'adulte, que des activités d'intensité modérée de la vie quotidienne, telles qu'aller au travail en marchant ou en vélo, étaient inversement associées au gain de poids après plu- sieurs années de suivi. Quelques études suggèrent de plus une relation inverse entre le niveau habituel d'activité physique et la localisation abdominale de la graisse. Il est établi que l'accu- mulation abdominale de graisse est associée au développement de pathologies métaboliques (diabète de type 2) et cardiovas- culaires (maladie coronaire). Le comportement sédentaire est un autre aspect important en relation avec l'obésité. La sédentarité correspond à des compor- tements passifs tels que regarder un écran, travailler sur ordina- teur, lire, téléphoner. L'inactivité physique quant à elle renvoie à un état dans lequel les mouvements corporels sont réduits au minimum. Après prise en compte de l'activité physi- que et des habitudes alimentaires, certains comportements sédentaires de l'adulte, de l'adolescent ou de l'enfant, tels que le temps passé assis à regarder la télévision, assis au travail ou en conduisant, sont chacun liés au risque d'obésité. De plus, en matière de prévention de la prise de poids chez l'enfant, la lutte contre la sédentarité (réduction, mais pas nécessairement sup- pression, du temps passé à regarder la télévision et à jouer aux jeux vidéo) est une stratégie dont l'efficacité a été prouvée, complémentaire des actions centrées sur la promotion de l'acti- vité physique. La recommandation actuelle pour la population générale adulte est de pratiquer une activité physique régulière au moins équi- valente à 30 minutes de marche à un bon pas (marche rapide) par jour. Chez l'enfant, il est recommandé de pratiquer au moins 60 minutes d'activité physique d'intensité modérée à élevée par jour. Ces recommandations visent de façon générale une croissance harmonieuse (chez l'enfant) et la prévention des principales pathologies chroniques (chez l'adulte). Elles s'appli- quent également à la prévention du gain de poids. Cependant, un volume (durée, intensité) d'activité plus important pourrait 70 Synthese(fascicule). fm Page 71 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse être nécessaire dans ce but spécifique. Ceci a conduit à proposer chez l'adulte une augmentation de la durée (par ex. au moins 45 à 60 min d'activité d'intensité modérée par jour) et/ou de l'intensité, ou une diminution des apports énergétiques, pour la prévention du gain de poids. Les effets bénéfiques de l'activité physique chez les personnes en excès de poids sont multiples. Dans le cadre de la prise en charge des adultes et des enfants obèses, il est essentiel de diffé- rencier les effets de l'activité physique sur la perte de poids, d'amplitude modeste, des effets sur le maintien du poids après perte de poids initiale, d'importance majeure, ainsi que les effets bénéfiques d'amélioration des comorbidités de l'obésité. Le maintien d'une perte de poids après amaigrissement initial, ou une moindre reprise de poids, représente un des intérêts majeurs de l'activité physique en cas d'excès de poids. Le seuil d'activité qui permettrait d'obtenir cet effet est très discuté. Dans cette situation, 60 à 90 minutes d'activité d'intensité modérée par jour, ou une durée plus courte d'activité d'intensité plus élevée, seraient nécessaires chez l'adulte, ce qui représente un volume conséquent d'activité. Il faut surtout noter que l'effet majeur de l'activité physique dans ce domaine n'est pas la perte de poids mais la non reprise de poids. De façon très géné- rale, la perte de poids obtenue en associant un régime et un pro- gramme d'activité physique est supérieure à celle résultant du régime seul. Mais la différence entre les deux modalités est fai- ble, de l'ordre de quelques kilos seulement. L'effet de l'activité physique sur la perte de poids reste donc le plus souvent modeste. Une explication en est que la dépense énergétique supplémentaire induite par l'activité physique reste quantitati- vement limitée. Pour obtenir une perte de poids importante avec l'activité physique seule, il faudrait pratiquer plusieurs heures d'entranement intensif par jour ! Toutefois, même une activité d'intensité modérée, en endurance, peut augmenter la contribution des lipides à la dépense d'énergie et participer à l'amélioration de la composition corporelle. Le but recherché est de perdre de la masse grasse corporelle en conservant la masse non grasse (ou masse maigre, dont les 71 Synthese(fascicule). fm Page 72 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé muscles sont un des constituants majeurs). Il est connu que la perte de masse maigre sous régime seul est de l'ordre de 25 % du poids perdu. Quand le régime est associé à un programme d'activité physique de type endurance, cette perte de masse maigre est réduite de moitié. Cet effet sur la composition du poids perdu est important à plusieurs titres. D'une part, la masse maigre est le déterminant majeur de la dépense énergétique de repos, c'est-à-dire la dépense de base nécessaire au fonctionne- ment de l'organisme. Une diminution de masse maigre entrane une réduction de la dépense énergétique et cette situation peut favoriser la reprise de poids ultérieure. D'autre part, une impor- tante diminution de masse maigre, en particulier la composante musculaire, peut sérieusement altérer les capacités fonctionnel- les et donc la mobilité, ce qui est l'inverse du but recherché. Différentes anomalies liées au syndrome de résistance à l'insu- line (hyperglycémie, augmentation des triglycérides et baisse du cholestérol-HDL protecteur, augmentation de la pression arté- rielle) associées à l'obésité sont améliorées par la pratique régu- lière d'une activité physique d'intensité modérée. Le point important dans ce domaine est que ces modifications favorables de la sensibilité à l'insuline, de la tolérance au glucose et du profil lipidique sous l'effet d'un entranement régulier peuvent être observées indépendamment des modifications du poids ou de la masse grasse et en l'absence de modifications majeures de la capacité cardio-respiratoire (VO2 max). De façon intéres- sante également, les résultats de certaines études épidémiologi- ques prospectives chez les sujets corpulents ( fat ) avec une bonne capacité physique ( fit ) ont un risque de mortalité totale et cardiovasculaire plus faible que les sujets de corpulence normale mais dont la capacité phy- sique est la plus faible. De façon générale, l'activité physique d'intensité modérée a des effets positifs sur le plan psychologique en améliorant l'humeur, la sensation de bien-être et l'estime de soi. Ces bénéfices psy- chologiques pourraient être associés à une meilleure adhérence aux conseils diététiques, ce qui demande cependant à être mieux documenté. l'adulte suggèrent que 72 Synthese(fascicule). fm Page 73 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse La difficulté dans tous les cas est d'inciter des inactifs et sédentaires à reprendre goût au mouvement et à devenir au moins modérément actifs, de façon régulière et à long terme dans leur vie quotidienne. Il s'agit d'intégrer l'activité physique dans le registre du bien-être autant que dans celui de l'améliora- tion de l'état de santé, grâce au côté ludique de l'activité physi- que en particulier chez l'enfant. L'individualisation des conseils d'activité physique est une notion centrale dans cette prise en charge, la progressivité également. La limitation (et non la sup- pression) du temps consacré aux occupations sédentaires est une mesure importante. Chez l'enfant, elle a des effets sur le maintien du poids après amaigrissement. Le volume global d'activité physique parat actuellement plus important que l'intensité. Un premier objectif est d'atteindre les recommanda- tions d'activité physique pour la population générale, puis, d'augmenter la durée et/ou l'intensité en fonction des possibili- tés individuelles. Chez les enfants, la participation des parents à la prise en charge est essentielle. L'activité physique réduit le risque de développer un cancer du sein et du côlon Les cancers pour lesquels un effet préventif de l'activité physi- que régulière a été recherché sont les cancers les plus fréquents car ce sont ceux pour lesquels nous disposons d'études sur de grandes cohortes. C'est pour le cancer du côlon qu'il existe le plus grand nombre de preuves de l'effet préventif de l'activité physique. Sur les 51 études portant sur le cancer du côlon et le cancer colo-rectal, 43 ont démontré une diminution du risque chez les sujets ayant l'activité physique la plus importante avec une réduction moyenne de 40 à 50 %. Sur les 29 études ayant recherché un effet dose-réponse, 25 ont démontré qu'une augmentation du niveau d'activité physique était associée à une diminution du risque. Cet effet protecteur n'est en revanche pas retrouvé pour le cancer du rectum. 73 Synthese(fascicule). fm Page 74 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Concernant le cancer du sein, sur les 44 études effectuées en 2002, 32 ont démontré une diminution du risque chez les sujets ayant l'activité physique la plus importante. En 2006, 45/64 études ont démontré une diminution du risque chez les sujets ayant l'activité physique la plus importante avec une réduction moyenne de 30 à 40 %. Sur les 23 études ayant recherché un effet dose-réponse, 20 ont démontré qu'une aug- mentation du niveau d'activité physique était associée à une diminution du risque. Il est difficile de donner une quantité minimale d'exercice pour obtenir une protection car différents types d'activité physique peuvent être efficaces : marche, acti- vité physique intense de courte durée, activité physique ména- gère Néanmoins, si on considère uniquement une activité de type marche, le seuil minimum efficace se situe autour de 4 h de marche par semaine. Chez des femmes préalablement traitées pour un cancer du sein (stade I, II ou III), des études récentes montrent qu'une activité physique de type marche (3 à 5 h par semaine) diminue le risque de décès ou de récidive de 20 à 50 %. En 2003, sur les 23 études sur le cancer du poumon, la plupart ont démontré une diminution du risque chez les sujets ayant l'activité physique la plus importante avec une réduction moyenne de 20 % (allant de 20 à 60 %) mais une étude a rap- porté une augmentation du risque de 40 %. Dans la plupart des études, le rôle du tabac a été contrôlé. Néanmoins, la plupart du temps les sujets sportifs sont non fumeurs et ont donc une faible incidence du cancer du poumon. Deux études ont montré une réduction du risque de cancer du poumon chez les sujets sportifs fumeurs. Ce rôle protecteur de l'activité physique reste à démontrer chez la femme. Concernant le cancer de la prostate, sur les 37 études publiées, la moitié ont montré que l'activité physique diminuait le risque de cancer de la prostate de 10 à 30 % avec une relation dose- réponse retrouvée dans 10 études sur 19. Mais les résultats des différentes études sont encore trop contradictoires (certaines études rapportent une augmentation du risque de cancer de la prostate avec l'activité physique) pour en tirer une conclusion définitive. 74 Synthese(fascicule). fm Page 75 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse En matière de cancer de l'endomètre, une revue récente de 2007 indique que 14 études sur 18 montrent une réduction du risque de 30 % en moyenne (une relation dose-réponse est rap- portée dans 7 études sur 13). D'après les résultats de plusieurs autres études récentes, il semble que l'activité physique exerce un effet protecteur probable vis-à-vis du cancer de l'endomètre. Il existe d'autres cancers pour lesquels quelques publications mettent en évidence un rôle protecteur possible de l'activité physique (cancer de l'ovaire, de l'estomac) mais les données sont insuffisantes pour en tirer des conclusions sur les relations de causalité. En résumé, d'après les définitions développées par le Fond de recherche mondial sur le cancer et l'Institut américain de recherche sur le cancer (niveau d'évidence scientifique allant de convaincant à probable , limité puis insuffisant ), l'activité physique a un effet préventif convain- cant sur le cancer du côlon, et probable sur le cancer du sein (chez les femmes ménopausées) et le cancer de l'endomètre. En revanche, les preuves sont limitées pour les cancers du poumon et de la prostate. Pour les autres cancers, cet effet reste à démon- trer. Le plus souvent, un effet dose-réponse est observé pour une activité d'intensité modérée à élevée, une activité physique trop intense n'engendrant pas des bénéfices plus importants. Pendant et après le traitement, une activité physique adaptée d'intensité faible à modérée améliore la qualité de vie et diminue la sensa- tion de fatigue. Les mécanismes sous-tendant l'effet bénéfique de l'activité phy- sique sur la prévention de certains cancers commencent à être identifiés. Cet effet bénéfique fait intervenir soit des effets sys- témiques de l'activité physique soit, dans le cas du cancer du côlon, des effets locaux. Un des effets systémiques de l'activité physique est la diminution de la fraction biologiquement active (fraction libre) des hormo- nes sexuelles. Cet effet bénéfique s'exerce sur les cancers hormono-dépendants (sein, endomètre, prostate). L'activité phy- sique régulière diminue le risque de survenue de ces cancers en 75 Synthese(fascicule). fm Page 76 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé réduisant la production endogène des œstrogènes mais aussi en augmentant la SHBG (Sex Hormone Binding Globulin). La SHBG, en se liant à l'œstradiol ou à la testostérone, diminue leur fraction libre donc biologiquement active. La production de SHBG est aussi dépendante de la diététique (régime normo- ou hypocalori- que, alimentation riche en fibres) et les effets de l'activité phy- sique sont parfois confondus avec ceux de la diététique. Un autre effet systémique de l'activité physique régulière est la diminution de l'insuline et de l'IGF-I. L'obésité et la sédentarité induisent une insulino-résistance et un hyperinsulinisme com- pensatoire. L'insulino-résistance est associée à une cohorte d'alté- rations métaboliques définissant le syndrome métabolique et conduisant à une diminution de la SHBG et des protéines liant l'IGF (IGF-BP) et donc à une augmentation de la fraction libre, biologiquement active, des hormones liées à ces protéines (IGF-I pour les IGF-BP, œstradiol et androgènes pour la SHBG). Pour le cancer du côlon, les effets protecteurs de l'activité phy- sique régulière font intervenir des mécanismes locaux. Deux types de mécanismes ont été proposés : l'augmentation de la motilité intestinale induisant une réduction du temps de transit gastro-intestinal et donc une diminution de l'opportunité pour les cancérogènes d'être en contact avec la muqueuse colique et le contenu fécal ; les modifications des concentrations de prostaglandines : augmentation des prostaglandines PGF qui inhibent la prolifé- ration des cellules coliques et augmentent la motilité intesti- nale. En revanche, l'activité physique n'augmente pas le taux de prostaglandines PGE2 qui, au contraire, stimulent la prolifé- ration des cellules coliques. D'autres mécanismes biologiques ont été proposés tels que la diminution du stress oxydatif et des effets sur l'immunité. Il est évident que les effets bénéfiques de l'activité physique sont dépendants de mécanismes multiples intriqués entre eux. Néan- moins, le niveau de preuves scientifiques pour chacun d'entre eux reste discuté et des recherches sont nécessaires pour déterminer quels sont les mécanismes de prévention pour chaque type de cancer. 76 Synthese(fascicule). fm Page 77 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Par ailleurs, les mécanismes des effets bénéfiques de l'activité physique régulière sur la survie après traitement d'un cancer et surtout sur la qualité de vie (diminution de l'asthénie post- traitement, amélioration des symptômes secondaires au traite- ment) restent à déterminer (en plus de la nécessité de savoir quand débuter l'activité physique par rapport au traitement, et à quelle dose : durée et intensité). L'activité physique, pratiquée de façon régulière, agit dans la prévention et le traitement des maladies ostéoarticulaires et dégénératives La pratique régulière d'une activité physique est maintenant reconnue comme faisant partie intégrante de la prise en charge thérapeutique du handicap, des maladies chroniques et dégéné- ratives. Le maintien d'un certain niveau d'activité physique est efficace contre les effets délétères de l'immobilisation sur la structure des ligaments et des tendons (qui s'exprime par une baisse du seuil de rupture, une perte d'élasticité aggravée par l'âge). Les effets positifs de l'activité physique ont été démontrés vis-à- vis de la prise en charge de la lombalgie chronique (ce qui n'est en revanche pas retrouvé dans le cas de la lombalgie aigu). En ce qui concerne la pathologie rhumatismale, les bienfaits de l'activité physique sont maintenant prouvés, pour les syndromes inflammatoires, et tout particulièrement la polyarthrite rhuma- toïde. Des résultats de même niveau de preuve ont été récem- ment rapportés pour la prise en charge de la fibromyalgie, à l'inverse du syndrome de fatigue chronique, pour lequel l'acti- vité physique semble sans effet réel. Il faut insister tout particulièrement sur le problème majeur de santé publique que représente l'arthrose. Si la pratique modérée et régulière du sport ne représente pas, à elle seule, un facteur favorisant le développement de cette pathologie, il n'en est pas 77 Synthese(fascicule). fm Page 78 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé de même de la pratique intensive. Ceci est maintenant bien démontré, d'autant plus que les sujets présentent des anomalies morphologiques préexistantes (genou et hanche en particulier), et qu'ils ont été précédemment victimes d'un traumatisme arti- culaire. Cette dernière constatation conduit à insister sur le res- pect des temps de cicatrisation, et la nécessité d'une reprise progressive du sport après blessure. Des études complémentaires devront être conduites dans ce sens. Ces constatations ne doivent toutefois pas conduire à des con- clusions erronées quant à la place des activités physiques vis-à- vis de la prise en charge de la pathologie arthrosique (qui con- cerne, à des degrés variés, la quasi-totalité de la population au- delà de 65 ans). En effet, de nombreuses études publiées au cours des dernières années concluent toutes, avec un niveau de preuve très élevé, aux bienfaits d'une activité physique adaptée (nécessitant de respecter les poussées de la maladie), tant sur la douleur, que la force et, plus généralement sur la qualité de vie. Quelles que soient les pathologies, et tout particulièrement pour la prise en charge du patient arthrosique, il faudrait préci- ser quels sont les programmes les plus efficaces (en particulier de musculation voire de rééducation) en termes de durée et fréquence. Par ailleurs, la relation entre l'intensité et l'effet bénéfique de l'exercice pour ces pathologies reste à élucider. Un autre point majeur et pour lequel les données actuelles de la littérature sont très partielles concerne l'adhésion à ces pro- grammes des patients (souvent isolés et âgés) à moyen et long terme. Le taux d'abandon est le plus souvent élevé et les effets bénéfiques, en conséquence, limités dans le temps, tout parti- culièrement pour les sujets n'ayant aucun passé de pratique sportive. L'activité physique est devenue progressivement un des moyens privilégiés de rééducation des personnes handicapées mais a fait l'objet de peu d'études contrôlées. Pour toutes les populations handicapées physiques, l'activité physique apporte un senti- ment de matrise du corps (réel ou fantasmé) qui joue un rôle très important sur la qualité de vie. Les recherches à partir d'échantillons répercussions importants ont montré les 78 Synthese(fascicule). fm Page 79 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse psychosociales du réentranement à l'effort en phase d'hospitali- sation au niveau de la reprise du sport, de sa poursuite, sur les demandes d'aide médicale, sur l'insertion professionnelle, sur l'autonomie motrice. Les auteurs démontrent que les blessés médullaires, le plus souvent des adultes jeunes, ayant effectué un réentranement à l'effort lors de leur séjour en centre de réé- ducation bénéficient d'une qualité de vie plus grande dans les cinq années post trauma. Il en est de même pour l'amélioration des capacités physiologiques. Par ailleurs, les personnes présen- tant un handicap physique s'investissent de plus en plus dans le sport de compétition en retirant tous les avantages individuels et sociaux mais en prenant parfois les risques inhérents à l'excès de cet engagement. Récemment, plusieurs publications ont mis en évidence le bien- fait de l'activité physique vis-à-vis de la prise en charge des maladies dégénératives neurologiques (sclérose en plaques, maladie de Parkinson, voire maladie d'Alzheimer). Il s'agit là d'un nouveau champ d'investigation majeur pour les années à venir, en lien direct avec les progrès thérapeutiques observés vis-à-vis de ces maladies neurologiques, et le vieillissement de la population. L'activité physique pratiquée de façon excessive augmente les risques de traumatismes La pratique régulière d'une activité physique peut être responsa- ble d'un risque potentiel de blessure, variable quant au type et à la gravité, en fonction de la discipline sportive, de l'âge et des conditions de pratique notamment. La notion même de traumatisme doit toujours être précisée (blessure nécessitant ou non une prise en charge médicale, voire une hospitalisation, s'accompagnant ou non d'une modifi- cation ou d'un arrêt de l'activité physique, voire d'un arrêt de travail). Il faut, par ailleurs, bien différencier les lésions aigus des lésions chroniques ou de surmenage. 79 Synthese(fascicule). fm Page 80 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé les fractures et Les lésions aigus conduisent dans leur grande majorité à un arrêt du sport, voire une hospitalisation (toutefois moins fré- quente comparée aux accidents de la vie quotidienne). La gra- vité potentielle et l'impact financier qui en découlent font qu'à ce jour certains sports ont fait l'objet de nombreuses publica- tions, alors que d'autres ont été peu ou pas étudiés. Les trauma- tismes crâniens, luxations des membres supérieurs sont retrouvés principalement lors de la pratique des sports de glisse (patinage, ski, snow-board), du vélo et des sports sur roulettes (patins, skate-board). De même, le rugby à XV (22 blessures pour 1 000 heures de jeu) a fait l'objet de plusieurs publications et de recommandations précises pour éviter les traumatismes graves du rachis cervical, notamment. La rupture du ligament croisé antérieur du genou (qui conduit le plus sou- vent à une intervention chirurgicale) a été particulièrement décrite en sports collectifs (football : 0, 1 rupture pour 1 000 heures de jeu ; hand-ball : 9, 7 ruptures pour 1 000 heures de jeu) et lors de la pratique du ski alpin (et ceci quel que soit le niveau technique). Pour ce dernier, le nombre de ruptures annuelles a été estimé à 16 000 en France, pour 55 millions de skieurs-jours. Ce risque est en moyenne trois fois plus élevé chez les femmes, comparativement aux hommes, quel que soit le sport étudié. L'entorse de cheville est particulièrement fré- quente en sport collectif, le risque relatif étant de 2, 81 pour les basketteuses, contre 1, 15 pour les footballeurs (hommes ou fem- mes), comparé à un groupe référence. Ces lésions aigus peuvent être en partie prévenues par les modi- fications des règles du jeu (c'est le cas du rugby), par le port du casque et de protections (coudières, gants, genouillères) lors de la pratique du vélo et des sports de glisse notamment. Ces mesu- res ont prouvé leur efficacité, de même que le port d'attelle de cheville pour prévenir la récidive des entorses. Enfin, la préven- tion de ces blessures peut être envisagée au travers de la modifi- cation des programmes d'entranement. Il a été ainsi montré que le risque de rupture du ligament croisé du genou chez la femme peut être divisé par 3 ou 4 en appliquant des programmes de musculation dynamique et de proprioception en volley-ball et football. Il serait souhaitable que les mêmes études concernent 80 Synthese(fascicule). fm Page 81 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse d'autres sports à risque comme le judo et le ski. Il faut par ailleurs, tout particulièrement insister sur le dépistage d'anoma- lies morphologiques susceptibles de favoriser les lésions, et sur le respect des temps de cicatrisation notamment dans le cadre de la pratique sportive intensive. Comme l'ont démontré de nom- breuses études, la survenue d'un premier accident favorise la récidive et les complications éventuelles. Les lésions chroniques ou de surmenage sont très spécifiques de la pratique sportive et du geste réalisé. Elles se rapprochent en cela des troubles musculo-squelettiques décrits en médecine du travail. Ces blessures entranent rarement une prise en charge médicale lourde, mais conduisent quasi systématiquement à un arrêt des activités physiques et sportives allant de quelques jours à plusieurs mois. À ce jour, tous les sports n'ont pas fait l'objet d'une même attention. On peut remarquer que la pratique de la natation conduit à l'apparition fréquente de tendinites de l'épaule (jusqu'à 21 % de l'ensemble des blessures dans certaines études). La pratique du cyclisme est responsable de fréquentes tendinopathies au niveau du genou (13 pour 100 000 km par- courus). Il en est de même pour la course à pied, discipline qui a fait l'objet du plus grand nombre d'études (plus de 10 études prospectives référencées à ce jour). On retrouve pour cette dis- cipline, en premier lieu les syndromes rotuliens, les tendinites du genou et de la cheville et les fractures de fatigue qui repré- sentent en athlétisme 8 à 20 % des blessures selon les études, contre 1 % en moyenne pour les autres sports. Chez l'enfant en croissance, l'attention doit être tout particuliè- rement portée sur les risques de surmenage des cartilages de croissance (épiphysaires et apophysaires) encore appelés ostéo- chondroses, beaucoup plus fréquents que les lésions ligamentai- res, musculaires ou tendineuses, retrouvées chez l'adulte. Cette période de la vie impose donc une surveillance particulière (qui n'est pas, à ce jour réalisée pour tous les sports). En effet, à l'inverse des adultes le risque traumatique est proportionnelle- ment plus élevé lors de l'entranement que pendant la compéti- tion. Ceci a été particulièrement bien démontré par des études réalisées auprès de jeunes footballeurs ayant une pratique spor- 81 Synthese(fascicule). fm Page 82 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé tive intensive. La surveillance médicale chez les garçons et les filles en période de croissance doit donc être particulièrement renforcée pour éviter les séquelles articulaires et tendineuses à l'âge adulte. Elle devrait intégrer notamment la notion de quan- tité et d'intensité d'entranement. De même, et de façon plus large, la prévention chez l'enfant et l'adolescent sportif doit inté- grer l'étude du geste lui-même, du matériel utilisé et ceci en fonc- tion du sport pratiqué (sols, chaussures, raquette par exemple). Ceci conduit à la nécessité d'appréhender le plus précisément possible la notion de bénéfice/risque, qui n'a pas, à ce jour, été évaluée de façon exhaustive, tout particulièrement en fonction du type de sport pratiqué, de l'intensité, de la fréquence, et de l'âge du sportif. L'activité physique est un facteur d'équilibre de la santé mentale L'anxiété et le stress sont les conséquences de notre société dont les valeurs reposent sur la performance et la compétition. Aussitôt, on perçoit que le sport de compétition est lui-même un facteur de stress, ce qui est confirmé par les travaux expéri- mentaux qui ont mis en évidence une augmentation de l'anxiété suite à des programmes d'entranement de forte inten- sité, ou des situations sportives entranant des échecs répétés. La pratique sportive intensive peut provoquer des réactions de stress particulièrement au niveau des populations anxieuses, fra- giles, en faible condition physique ou âgées. Inversement, les relations entre la pratique d'une activité physi- que de loisir de faible intensité et la réduction de l'anxiété ont été mises en évidence au niveau de la population générale adulte. Les revues de littérature concluent que l'exercice physi- que est associé à la réduction de l'anxiété et à ses indicateurs physiologiques. Les niveaux de preuve sont considérés comme faibles ou modérés mais significatifs. Il apparat que cette réduc- tion d'anxiété est principalement constatée au niveau de popu- 82 Synthese(fascicule). fm Page 83 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse lations en faible condition physique et avec un fort niveau d'anxiété. Chez les individus non anxieux, les effets se feraient sentir au niveau de l'anxiété d'état (passagère, situationnelle) tout au long de la durée de l'activité et persisteraient globalement pen- dant deux heures après la fin de l'activité. Si la réduction de l'anxiété d'état est retrouvée dans la plupart des travaux, cette réduction est plutôt corrélée avec un exercice d'intensité modé- rée ou faible, le type d'activité (aérobie ou résistance) ne semble pas jouer un rôle prépondérant. Chez les sujets présentant une anxiété forte ou modérée, l'anxiété d'état peut être également diminuée. Le faible nombre de travaux portant sur les populations présentant des troubles anxieux profonds ne permet pas de conclure autrement que de proposer l'activité physique comme complémentaire aux thérapies classiques. La dépression concerne aujourd'hui près de 15 % de la popula- tion. On sait que la dépression touche l'image de soi et du corps et de nombreuses études ont cherché comment l'inactivité était associée à la dépression et inversement comment une pratique régulière était en corrélation avec un faible score de dépression. Les études épidémiologiques transversales et longitudinales, nombreuses sur ce thème (plus de 1 000 articles en 2001), ont montré que les actifs avaient un score de dépression plus faible que les non actifs aux divers inventaires de dépression (sans que l'on puisse cependant déterminer le sens de cette rela- tion). Certains auteurs ne trouvent pas de liaison avec la prati- que sportive, après ajustement selon l'âge, le sexe et la classe sociale, alors que d'autres trouvent un risque de dépression diminué parmi les jeunes qui font un sport collectif (mais de nouveau, on peut penser que les jeunes qui s'orientent vers les sports collectifs sont moins déprimés que ceux qui s'orientent vers un sport individuel). Les méta-analyses qui ont été réalisées de 1990 à 2006 sur des populations très diverses mettent en évidence des résultats convergents : la pratique d'activité physique ponctuelle ou durable entrane une diminution du niveau de dépression 83 Synthese(fascicule). fm Page 84 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé mesuré par les différentes échelles ou questionnaires. L'effet est significatif mais faible. Cet effet limité dans la démonstra- tion de la preuve provient en particulier du faible nombre de sujets composant les protocoles expérimentaux, de l'extrême diversité des populations, des types d'interventions, des métho- dologies d'évaluation Les travaux comparant les effets d'une thérapie par l'activité physique à un traitement médicamenteux, à une thérapie com- portementale, à une thérapie analytique ou à des traitements mixtes sont assez peu nombreux mais ils constatent une même réduction du niveau de dépression quelle que soit la forme de thérapie à la fin d'un suivi de 3 à 4 mois. Le type d'exercice ne semble pas jouer un rôle prépondérant mais l'environnement parat important (présence d'un coach individuel ou pratique en petit groupe). La réduction du score est particulièrement visible sur les dépressions de niveau modéré mais les effets semblent se réduire avec le temps. Une récente méta-analyse confirme que l'ensemble des travaux est trop hétérogène au niveau des grou- pes, des pratiques, de la durée, des traitements pour pouvoir con- clure que l'activité physique est un traitement plus efficace de la dépression en comparaison avec d'autres protocoles. Cependant, les effets positifs sont largement démontrés au niveau des réper- cussions secondaires de la maladie, de la condition physique, de la qualité de vie. L'activité physique devrait pouvoir être propo- sée dans toute prise en charge de la dépression. Une modélisation de l'intervention en activité physique pour diminuer les niveaux d'anxiété et de dépression a été proposée : travail de type aérobie ou en résistance ; 3 fois à 5 fois par semaine ; intensité modérée : séquences de 30 minutes ; engage- ment supérieur à 12 semaines (effet à partir de 8 semaines) ; tra- vail en groupe ou individuel avec un coach. Les mécanismes d'action restent très discutés. Certains auteurs argumentent sur l'importance des facteurs psychologiques : regard positif des autres, rupture par rapport aux pensées négatives, nouvelles compétences, rencontres, sentiment de ma- trise, effet de distraction, diminution de l'anxiété corporelle Selon d'autres chercheurs, les facteurs physiologiques sont 84 Synthese(fascicule). fm Page 85 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse prépondérants et l'amélioration de la condition physique est le point de départ de ces évolutions. Les endomorphines et la con- centration de monoamines sont également à prendre en compte ainsi que les sécrétions hormonales mobilisées par le stress (corti- sol). Les facteurs en jeu sont très certainement multifactoriels et varient en fonction du type d'activité, de l'intensité de la prati- que, de la durée, de la présence de participants, de spectateurs Au niveau des populations présentant des troubles mentaux sévères tels que autisme ou schizophrénie, on constate un faible nombre de recherches contrôlées et une diversité de résultats. Les auteurs d'une récente méta-analyse estiment, qu'au regard du faible nombre de publications et malgré les résultats positifs mis cliniquement en évidence, ils ne peuvent tirer de con- clusions scientifiquement validées sur les effets thérapeuti- ques de l'activité physique chez les schizophrènes. Il faut souligner cependant le mauvais état de santé des personnes atteintes de schizophrénie dont 89 % sont inactives. Leur style de vie mériterait d'être modifié et l'activité physique leur est particulièrement recommandée. Elle pourrait être un complé- ment à prôner tant son action sur le plan de l'amélioration de la qualité de vie semble évidente. Il n'y a pas de contre-indications majeures à associer les traitements médicamenteux et la prati- que physique de loisir. D'autres publications ont relaté les bienfaits de l'activité physi- que (judo, escalade, natation, danse) chez les adolescents autistes. Notons également que la participation d'enfants et d'adultes autistes à une activité commune avec d'autres dans le cadre d'activités sportives leur procure un sentiment valorisant d'appartenir à des groupes et facilite leur intégration sociale. L'activité physique intensive peut-elle devenir une addiction ? Au début des années 1970, seul un petit nombre d'individus qualifiés d'idiosyncrasiques dans le New England Journal of 85 Synthese(fascicule). fm Page 86 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Medicine s'adonnaient au jogging . Quinze années plus tard, le Health Science Center de l'Université d'Arizona estimait le nombre des coureurs américains à 31 millions et le marché émergent ainsi généré à des milliards de dollars. En même temps, de plus en plus de preuves étaient fournies, par la littéra- ture scientifique et médicale internationale, des bénéfices phy- siologiques et psychologiques de cette massification de l'exercice physique, et des théories tentaient d'expliquer ces bénéfices. Simultanément apparaissait, dans cette littérature, la description clinique du phénomène d'addiction à l'exercice physique, terme que l'on doit à Baekeland (1970) qui le premier publia une étude sur les effets psychologiques de la cessation d'activité sportive, notamment sur le sommeil. C'est d'ailleurs ces épisodes d'arrêt forcé qui ont permis d'observer un syndrome de sevrage typique des addictions en général, incluant irritabi- lité, troubles du sommeil, états dépressifs, troubles alimentaires accompagnés d'un niveau élevé de culpabilité, le tout accroché à des symptômes somatiques divers. Cependant, les effets positifs de l'activité ont abouti à ce que, pendant longtemps, on a considéré cette addiction comme une addiction positive définie comme une dépendance psycho- logique et physique, mais caractérisée positive car les sujets en tireraient des bénéfices au plan du bien-être physique et psy- chologique. Toutefois, et là réside le cœur du problème, il peut alors s'opérer un glissement vers une relation à l'activité d'ordre obsessionnelle. Le fait de placer l'activité physique au dessus des autres considérations de la vie de tous les jours entranerait alors le basculement, chez certains sujets, de l'addiction positive à l'addiction négative , c'est-à-dire à une véritable dépendance. Il serait important de connatre les facteurs de vulnérabilité à ce glissement. Le problème posé est d'ordre principalement méthodologique car il s'agit de définir des critères et de valider des instruments de mesure de cette addiction négative. Les signes cliniques pour décrire l'addiction à l'activité physi- que ont été mis en relation avec les critères des addictions aux substances. La validité de cette relation repose cependant sur la 86 Synthese(fascicule). fm Page 87 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse validation des critères de dépendance à l'activité physique. Or, force est de constater l'extrême hétérogénéité des outils de mesure. Les termes utilisés eux-mêmes recouvrent indifférem- ment des concepts, des critères et des variables alors qu'ils con- cernent des soubassements théoriques différents. De même, une dizaine d'échelles de mesures est utilisée depuis 1979 pour mesurer l'addiction sans toujours une bonne validation des items. Les travaux les plus récents ont cependant pu affiner et valider ces critères. On observe : une réduction du répertoire des exercices jusqu'à une activité physique stéréotypée et journalière ; cette activité est plus investie que toute autre ; une augmentation de la tolérance de l'intensité de l'activité physique ; des symptômes de sevrage lors de l'arrêt volontaire ou contraint ; une atténuation ou une disparition des symptômes de sevrage à la reprise ; une perception subjective d'un besoin compulsif d'exercice ; la l'activité compulsive après une interruption ; la poursuite de l'activité en dépit de maladies et une négli- gence des avis médicaux ; des difficultés (liées à l'exercice) ou conflits avec la famille, les amis ou le travail ; l'auto-obligation de perdre du poids. Au plan de la vulnérabilité interindividuelle, des travaux récents ont pu estimer à 4 % environ, dans la population spor- tive générale, la proportion de sujets susceptibles de glisser vers l'addiction. Cependant, le genre (filles moins vulnérables), mais également le type de sport pratiqué (solitaire ou en équipe), le niveau de pratique, mais également des facteurs plus psychologiques comme l'environnement socio-familial ou la recherche de sensations sont autant de facteurs amplifiant ou limitant cette vulnérabilité. Ces données suggèrent fortement que dans la genèse et dans l'expression de ces phénomènes, réinstallation de 87 Synthese(fascicule). fm Page 88 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé il ne s'agirait pas d'une liaison monofactorielle simple, mais que nous aurions affaire à une étiologie multifactorielle qu'il con- viendrait d'appréhender dans toute sa complexité. Une conséquence de taille de ce type d'addiction et qui découle d'un phénomène observé dans les addictions chimiques, est la question de la polyconsommation. Une éventuelle addiction à l'activité physique, si elle se confirmait, constituerait-elle ou non un facteur de vulnérabilité à la consommation de substan- ces telles que l'alcool, le tabac ou des substances illicites ? Ce problème a donné lieu à une littérature assez importante tant par des études en population (la dernière enquête en date a été menée en 2006 en France en région PACA) que sur des modèles animaux. Bien qu'il soit difficile de fixer nettement la frontière entre activités physiques récréative et intensive (sur- tout pour la course de fond et le body building), certains travaux sur l'humain et l'animal ont pu distinguer les effets positifs et négatifs de l'une et de l'autre, dans le sens o la première (l'acti- vité récréative modérée) rendrait moins vulnérable (voire protectrice) que la seconde (l'activité intense) à la consomma- tion d'alcool et de substances illicites. Des liens ont été mis en évidence entre pratique sportive com- pétitive et violences, consommation de substances psychoacti- ves. Ces liens persistent après ajustement sur le sexe, l'âge et la classe sociale. Plus que la pratique en soi, c'est le stress qui pourrait être en cause dans ce lien mais le stress n'est-il pas inhérent au sport de compétition ? La pratique sportive de compétition qui concerne une faible partie de la population n'est pas sans risque au niveau des réper- cussions psychologiques négatives et de l'émergence de troubles psychopathologiques. Ces troubles sont peu décrits dans la litté- rature scientifique, les sportifs de haut niveau n'étant pas suivis d'une manière régulière au niveau psychologique (contraire- ment au suivi médical et biologique). La plupart des travaux portent sur les adolescents sportifs. On constate que les troubles alimentaires sont plus fréquents chez les sportifs comparés aux non sportifs. Certains facteurs de risque ont été identifiés (ins- tabilité pondérale, crainte de la puberté, image du corps 88 Synthese(fascicule). fm Page 89 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse négative, échecs). Les comportements à risque sont retrouvés chez les jeunes pratiquant des sports de compétitions (violence, alcoolisation, consommation de drogues illicites, utilisation de médicaments psychostimulants, dopants, prises de risque exces- sives en sport) ; ils sont associés à une recherche de sensation et à une faible perception du danger. Les troubles anxieux et dépressifs liés à la pratique intensive et ses contraintes ont été peu étudiés sinon lors de situations de crise (blessure, sevrage du mouvement). Le devenir des athlètes en fin de carrière ou les problèmes de reconversion ont fait l'objet de peu de recherches. Un type de personnalité de certains sportifs de compétition caractérisé par la restriction des affects avec un fonctionnement psychologique de type opératoire (alexithymie) ou de type narcissique expliquerait certaines conduites à risque et psy- chopathologies spécifiques. Les connaissances sur la psychopa- thologie des sportifs restent très fragmentaires. On insistera enfin sur le fait que la fraction minoritaire de sujets vulnérables à l'addiction, et partant à son cortège de désordres associés, concerne particulièrement une importante population de sujets pratiquant de manière intensive la course de fond, voire la course marathonienne, et le body building (sports pour lesquels le recueil de données est significatif). Or ces adeptes, malgré un entranement de type professionnel, restent des spor- tifs amateurs sans licence, pratiquant en dehors de tout club, et de toute fédération, et par conséquent privés de tout encadrement institutionnel sportif et médical capable de dépis- ter, diagnostiquer et suivre ceux qui s'avèreraient vulnérables à cette addiction. L'activité physique et sportive est un facteur de développement chez l'enfant et l'adolescent mais elle comporte également des risques L'activité sportive est considérée chez l'enfant et l'adolescent à la fois comme un moyen de lutte contre le surpoids et l'obésité, l'ennui, le désinvestissement scolaire et social. Elle permettrait, 89 Synthese(fascicule). fm Page 90 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé par ailleurs, de canaliser l'agressivité, de matriser l'attention, de développer des habilités cognitives et sociales, de s'adapter à des situations nouvelles et de gagner en estime de soi. Ces avantages existeraient quelle que soit la discipline pratiquée. Quant à la pratique du sport de haut niveau, si elle est jugée globalement bénéfique, elle comporte aussi des risques, tant au niveau physique (risque d'accidents, risque d'entranement excessif ou overtraining symptom ) que psychologique (pres- sion de réussite interne et externe, érosion de l'estime de soi en cas d'échecs répétés, implication trop exclusive dans la disci- pline choisie). Les études concordent pour conclure que la pratique sportive est plus fréquente chez les garçons que les filles, écart qui aug- mente avec l'âge. L'activité physique des enfants est associée à celle des parents, et ce indépendamment du statut socioécono- mique. La pratique diminue avec l'âge pour tous, mais plus pour les filles que pour les garçons. Ce déclin de l'activité sportive des filles a été observé dans la plupart des pays et également en France. Il semble résulter de l'effet des variables sociales et environnementales, plus que de la motivation ou le profil de perception de soi. La perception du risque d'accident par les parents est un des facteurs explicatifs. Un quart des parents découragent leurs enfants de 5-12 ans de pratiquer des sports à haut risque d'accidents. Cette attitude parentale concerne plus les garçons (35 %) que les filles (17 %), probablement parce que les garçons choisissent des sports plus à risque d'accident. Il y a un continuum entre la pratique sportive juvénile et la pratique à l'âge adulte. Une activité physique durant l'enfance augmente les chances d'une activité physique durant l'âge adulte. De nombreuses études mettent en évidence un lien positif entre pratique sportive et bien-être psychologique (emotional well- being). Cependant, le lien entre activité sportive et bien-être des adolescents n'est pas simple à étudier car de nombreux fac- teurs de confusion peuvent influencer la pratique sportive tout 90 Synthese(fascicule). fm Page 91 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse comme le sentiment de bien-être. Une étude montre cependant que l'activité sportive joue un rôle plus important sur le bien- être que des variables scolaires (note scolaire en mathémati- ques, ambiance scolaire). Les jeunes qui ont une activité physique ont une meilleure image d'eux-mêmes et une moindre anxiété que ceux qui n'ont pas d'activité physique. Les filles plus sédentaires seraient plus déprimées. Il convient aussi de mentionner que la majorité des recherches sur le lien activité sportive/bien-être se sont limitées à des enquêtes transversales, c'est-à-dire à la relation entre deux événements (ici la pratique sportive et la santé) à un moment donné. On peut s'interroger sur le sens de la relation observée. La pratique sportive a-t-elle un effet positif sur la santé ou est-ce que le fait d'être en bonne santé augmente la pratique sportive ? Il s'agit probablement d'une relation circulaire o la bonne santé favorise la pratique sportive qui elle-même augmente la bonne santé Tous les auteurs admet- tent la nécessité d'enquêtes longitudinales, et surtout d'études longitudinales à long terme, tant le sujet est sensible et l'enjeu de taille pour les actions publiques. Quand on considère des groupes de pratiquants (opposant par exemple les sportifs intenses et les sportifs modérés ou sportifs non compétiteurs ), les résultats deviennent complexes. La relation entre santé mentale et activité physique est linéaire : plus le temps de pratique sportive est élevé, moins les jeunes ont ten- dance à avoir des idées suicidaires ou des passages à l'acte, mais la relation est en U quand on considère les conduites à risque, telles que la consommation de substances ou les conduites de violence. Le fonctionnement social pourrait en partie expliquer cette courbe en U. Si la pratique sportive favorise la socialisa- tion, on peut faire l'hypothèse que les sportifs intenses sont soumis à la pression du groupe, en particulier après les victoires. De plus en plus d'auteurs constatent que sportifs compétiteurs ont plus de conduites à risque (consommation de substances psychoactives, conduites de violences) que les non compétiteurs , résultats qui suggèrent qu'un accompagne- sportifs compétiteurs et les les les 91 Synthese(fascicule). fm Page 92 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé ment psychologique des sportifs de haut niveau devrait être envisagé systématiquement, en particulier dès l'adolescence dans les centres de formation. Un certain nombre d'études en particulier celles menées par les psychologues du sport montrent que la pratique fréquente d'un sport d'endurance améliore l'image de soi. Plusieurs études d'intervention concernent plus particulièrement l'aérobic, car il s'agit d'une pratique sportive peu coûteuse et donc facile à généraliser. La majorité des études évaluatives concernent la population féminine, car c'est parmi les adolescentes que le déclin de la pratique sportive est le plus important. À ce jour, les études évaluatives sont insuffisantes car elles se limitent le plus souvent à un effet à court terme. Si globalement, la participation à une pratique sportive semble bien améliorer l'état de santé perçu, le bien-être psychologique ou l'estime de soi, et diminuer l'anxiété sociale, il reste néan- moins à évaluer la valeur protectrice de la pratique sportive dans des études longitudinales à long terme. L'activité physique et sportive présente des effets spécifiques aux différents âges de la vie de la femme Dès le plus jeune âge, les filles ont une pratique physique signi- ficativement plus faible que les garçons. Cette différence appa- rat dès l'âge de 4 ans, se retrouve à 9-10 ans et persiste à l'adolescence. Chez les filles, le niveau d'activité physique décrot avec l'âge, quelle que soit la valeur du niveau d'activité physique (filles actives, modérément actives ou inactives). L'adolescence est la période à laquelle la baisse d'activité physi- que est la plus marquée. Les résultats font apparatre deux varia- bles majeures de la diminution de l'activité physique à cette période sensible. Premièrement, le temps, qui représente la con- trainte majeure, est inversement associé à l'activité physique. Deuxièmement, le soutien et l'aide apportés par les parents, les 92 Synthese(fascicule). fm Page 93 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse enseignants, l'entourage, sont positivement associés à l'activité physique. Les filles pratiquent le plus souvent pour perdre du poids et pour le plaisir. Au moment de l'adolescence, l'activité physique devient plus organisée et le plaisir du jeu laisse peu à peu la place à des objectifs de santé et de condition physique. Les adolescentes sous-évaluent et sous-estiment leur capacité, leur potentiel et leur compétence pour l'activité physique. Elles énoncent plus d'obstacles à la pratique physique que les garçons tels que le temps, l'argent, les ressources et la pratique sécurisée. Il n'existe pas de recommandations précises pour l'activité phy- sique des adolescentes. À l'âge adulte, le pattern d'activité physique est très significati- vement différent entre l'homme et la femme. Les femmes prati- quent des activités physiques avec des dépenses énergétiques moins importantes que celles pratiquées par les hommes. Cependant, peu d'études se sont intéressées uniquement aux femmes. Les variables prédictives de la pratique d'une activité physique sont l'âge, le rôle social conféré à l'activité physique, le soutien de l'entourage et les paramètres environnementaux. Pour la femme en population générale, les recommandations sont de 30 minutes d'activité physique par jour à intensité modérée, ce qui représente une dépense énergétique d'au moins 4 200 kJ par semaine, nécessaire à la prévention de la mortalité précoce par la réduction des risques de maladies cardiovasculai- res et de certains cancers. La littérature apporte des éléments de réponse quant aux carac- téristiques de l'activité physique engendrant une adhésion opti- male. La nature de l'activité n'apparat pas comme un déterminant majeur. En revanche, le plaisir, la durée des ses- sions, un lieu adapté et approprié, un bon niveau de compé- tence et un programme personnalisé sont les facteurs qui apparaissent comme favorisant l'adhésion à une pratique d'acti- vité physique chez la femme. Pendant la grossesse, une activité physique régulière modérée de 30 minutes chaque jour de la semaine a des effets bénéfiques sur le contrôle du poids et sur la condition physique. Les 93 Synthese(fascicule). fm Page 94 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé activités préconisées sont la marche, le vélo stationnaire, la natation. La plongée sous-marine doit être évitée pendant cette période dans la mesure o le fœtus est soumis à un risque accru lié aux phénomènes de décompression. Des recommandations très précises ont été établies par la Société des obstétriciens et gynécologues du Canada et la Société canadienne de physiolo- gie de l'exercice. À la ménopause, les femmes qui ont pratiqué régulièrement une activité physique au cours de leur vie ont en général une masse osseuse plus importante. Il existe une relation positive entre l'exercice musculaire et la densité minérale osseuse après ajuste- ment de tous les facteurs qui peuvent agir sur la masse osseuse, en particulier en tenant compte de l'existence ou non d'un trai- tement substitutif œstrogénique. Après la perte massive de masse osseuse survenant les premières années qui suivent l'installation de la ménopause, la perte moyenne osseuse se situe autour de 1 % par an. Une méta- analyse récente reprenant l'ensemble des publications entre 1966 et 1996 montre de façon significative que la pratique régulière de l'exercice musculaire peut prévenir voire inverser d'au moins 1 % par an la perte osseuse liée au vieillissement, à la fois au niveau vertébral et au niveau du col fémoral. Au-delà de 70 ans, l'activité physique seule ne suffit plus à s'opposer à cette perte osseuse de 1 % par an mais elle continue à exercer un effet bénéfique en réduisant (sans l'annuler complètement) l'importance de la perte osseuse. Le risque relatif de fracture du col du fémur est diminué de 6 % pour chaque dépense énergétique équivalente à 1 heure de marche par semaine. Les femmes qui marchent au moins 4 h par semaine ont un risque diminué de 40 % par rapport aux femmes sédentaires marchant moins de 1 h par semaine. Ceci suggère que même une activité physique ayant un faible impact au niveau des contraintes imprimées à l'os comme la marche peut diminuer le risque de fracture. Il y aurait un gain de la résistance de l'os aux contraintes mécaniques qui serait beau- coup plus important que le gain de densité osseuse pour préve- nir les fractures. 94 Synthese(fascicule). fm Page 95 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Sur le plan pratique, toutes les études s'accordent sur les points suivants : l'activité physique régulière doit s'accompagner d'un apport calcique d'au moins 1 g/j ; seuls les exercices avec mise en charge ont pu faire la preuve de leur efficacité (course à pied, musculation, marche à bon rythme, montée d'escaliers). Les exercices qui n'impliquent pas de mise en charge (natation, cyclisme) sont peu ou pas effica- ces. À noter que la musculation est efficace car elle augmente la force du muscle donc l'importance de la contrainte mécanique imprimée par le muscle sur l'os ; les sites osseux réagissent localement en réponse à une sti- mulation mécanique alors que d'autres sites à distance ne béné- ficient pas de manière significative de cette ostéoformation ; les femmes non ménopausées comme les femmes ménopau- sées peuvent profiter des effets bénéfiques de l'exercice muscu- laire régulier sur la densité osseuse ; les programmes d'entranement peuvent être efficaces à la fois de façon prophylactique et de façon thérapeutique ; dans tous les cas, les bénéfices obtenus ne sont pas définiti- vement acquis. Ils ne persisteront qu'à condition que l'activité physique régulière soit maintenue. Chez la femme ménopausée, les recommandations répertoriées dans la littérature suggèrent une pratique physique de 3 à 5 sessions hebdomadaires de 30 minutes à intensité modérée. Le type d'activité recommandé est la marche associée à des exerci- ces de type renforcement musculaire 2 fois par semaine. Des effets bénéfiques en particulier sur la composition corporelle, le système musculo-squelettique, la condition physique, les profils lipidiques et glucidiques ont été obtenus avec ce type de pro- gramme. Chez les femmes non ménopausées pratiquant une activité sportive intensive, l'insuffisance lutéale et les cycles anovula- toires représentent les troubles du cycle les plus fréquemment rencontrés. Cependant, la plupart de ces troubles ne sont pas diagnostiqués du fait de leur caractère asymptomatique (leur diagnostic ne peut être fait que sur des dosages 95 Synthese(fascicule). fm Page 96 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé plasmatiques ou urinaires d'hormones ovariennes). Chez les femmes qui pratiquent régulièrement la course à pied, la fréquence des troubles du cycle de type phase lutéale courte (durée des cycles jours) ou oligoménorrhée (durée des 35 jours) varie de 20 % à 40 % (voire 80 %) selon les auteurs, contre 9 % dans la population de femmes sédentaires. La fréquence de l'aménorrhée est plus élevée chez les sportives engagées dans les sports d'endurance (30 %), dans les sports dits esthétiques (patinage artistique, gymnastique) (35 %) et dans les sports à catégorie de poids (20 %) pour lesquels les contraintes mécaniques imposées par le poids sont une limite à la performance. La fréquence (autour de 12 %) chez les femmes qui pratiquent les sports non portés (natation et cyclisme) est proche de celle retrouvée dans la population générale. Ainsi, l'aménorrhée apparat plus fréquente chez les sportives pour lesquelles la matrise de la composition corpo- relle est un facteur de réussite, et qui se soumettent à des régi- mes permettant de maintenir une masse grasse faible. En revanche, la fréquence des troubles du cycle n'est pas plus élevée chez les athlètes ayant une activité sportive intensive (jusqu'à 12 à 18 h d'entranement par semaine) dans les sports dits techniques (golf, plongeon, curling, équitation, tir) ou les sports de balle. La fréquence des cycles anovulatoires laisse présager une fertilité moyenne diminuée dans une population sportive. Les modifications de la fonction ovarienne chez la femme spor- tive sont d'origine centrale (hypothalamo-hypophysaire) en rapport avec le métabolisme énergétique et non pas avec le stress de l'exercice (hyperthermie, sécrétion prolongée et répé- tée de cortisol. ). Les troubles du cycle résultent d'une inadé- quation chronique entre apports alimentaires insuffisants et dépense énergétique augmentée liée à l'exercice musculaire. De plus, l'implication des facteurs nutritionnels dans la physio- pathologie de l'hypoestrogénie de la sportive est quantitative et qualitative avec un déficit nutritionnel global par rapport aux dépenses énergétiques (-700 à -1 000 kcal/jour) et un défi- cit qualitatif en apports lipidiques (12 à 15 % de la ration ali- mentaire) chez l'athlète en aménorrhée. Il a été démontré que 96 Synthese(fascicule). fm Page 97 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse les exercices musculaires prolongés ou les situations d'entrane- ment intense qui rendent négative la balance énergétique se traduisent par une baisse de la concentration plasmatique de leptine. Cette évolution hormonale serait un des principaux signaux permettant d'informer l'ensemble de l'organisme et particulièrement le système nerveux central d'un déficit éner- gétique. L'administration de leptine recombinante pendant 3 mois chez des sportives en aménorrhée augmente la concen- tration des hormones hypothalamiques contrôlant l'activité ovarienne et améliore les fonctions de reproduction. La lep- tine, marqueur d'un niveau adéquat de réserves énergétiques, est donc nécessaire à une fonction de reproduction et à une fonction neuroendocrine normale. Une autre conséquence de l'impact de l'entranement physique intense sur les fonctions de reproduction est le retard puber- taire. Certains sports sont plus concernés que d'autres comme ceux imposant une matrise de la composition corporelle tels que la danse ou la gymnastique. Dans ce cas également, il est bien établi que ce retard est lié au déficit énergétique. Paradoxalement, les femmes sportives en aménorrhée ont, du fait de l'arrêt de la production d'œstrogènes, des troubles de la fonction endothéliale (activation inflammatoire endothéliale) et un profil lipidique athérogène. Cette aménorrhée s'accompagne d'un pronostic osseux extrê- mement péjoratif car la carence œstrogénique induit une perte osseuse identique à celle observée chez la femme ménopausée et, surtout, cette perte osseuse est maximale les premières années suivant l'installation de l'aménorrhée. Il faut donc la dépister et la traiter précocement. Les troubles du cycle moins graves que l'aménorrhée (oligoménorrhée voire anovulation) ont également des conséquences au niveau osseux. Il existe une relation entre la sévérité des troubles du cycle et la densité minérale osseuse. De plus, le retour à des cycles réguliers après plusieurs années d'irrégularités menstruelles ne s'accompagne pas d'une restauration totale de la densité osseuse chez des femmes ayant une activité physique en charge. 97 Synthese(fascicule). fm Page 98 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé L'activité physique d'intensité modérée intervient de manière très positive sur la santé des personnes âgées La pratique régulière d'une activité physique permet de retarder ou de ralentir certains processus délétères liés au vieillissement. Le maintien des capacités physiques apparat alors essentiel pour conserver l'indépendance et préserver la qualité de vie au cours de l'avancée en âge. Si les limitations fonctionnelles observées chez les personnes âgées peuvent être réduites par la pratique d'une activité physique, celle-ci peut ne pas être suffi- sante pour prévenir les incapacités. La spirale du déclin fonctionnel qui se met en place au cours du vieillissement est en grande partie due au rôle de la fonc- tion musculaire qui se dégrade progressivement et se caracté- rise par une réduction de la masse musculaire ou sarcopénie. La pratique d'une activité physique contribue donc au main- tien de la fonction musculaire nécessaire à la mobilité chez le sujet âgé. Cependant, ce rôle de l'activité physique dans la pré- servation de la mobilité du sujet âgé n'a été que faiblement exploré : il a été montré qu'un niveau élevé d'activité physique à l'âge adulte est associé à une meilleure mobilité à un âge plus avancé comparé aux sujets moins actifs. En effet, une faiblesse musculaire est fréquemment associée à une mobilité réduite, un risque accru d'incapacité et à des chutes. Cette altération de la fonction musculaire est potentiellement réversible par le suivi de programme d'activité physique à base d'exerci- ces contre résistance ou d'exercices en endurance. Il est aujourd'hui largement démontré que la force musculaire peut être augmentée par le biais de programmes d'entranement même à un âge très avancé ; les gains pouvant être obtenus chez des sujets âgés étant similaires à ceux observés chez des adultes jeunes. Les programmes combinant des exercices d'équilibre, de renfor- cement musculaire des membres inférieurs, de souplesse et/ou d'endurance permettent de réduire le risque de chutes chez le sujet âgé. Plusieurs études ont montré un taux d'incidence des 98 Synthese(fascicule). fm Page 99 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse fractures de col du fémur de 20 à 40 % plus faible chez les individus qui déclarent être physiquement actifs comparés à des sujets sédentaires. L'activité physique n'agit pas seulement sur la santé physique des sujets mais également sur leur santé mentale en contri- buant à leur bien-être et à leur qualité de vie. Les effets bénéfi- ques des programmes d'exercices sur la qualité de vie ont plus particulièrement été observés dans sa dimension physique. Plu- sieurs études permettent d'affirmer que l'activité physique a des effets bénéfiques sur le déclin cognitif. En effet, dans la plupart des études, les performances cognitives sont supérieures chez des sujets entranés comparés à des sujets non entranés, et ce quel que soit le statut cognitif de départ. L'activité physique est également considérée comme un facteur de prévention des troubles cognitifs. L'amélioration de l'oxygé- nation du cerveau par une pratique régulière d'activité physi- que a un effet probant chez les personnes âgées au niveau de la capacité de réaction, de la mémoire, du raisonnement. L'effet global de l'exercice physique est faible mais significatif sur l'amélioration du fonctionnement cognitif. Les travaux portant sur un nombre important de sujets soulignent la corrélation entre l'augmentation des capacités aérobies et l'augmentation des performances cognitives. D'autres pistes explicatives sont envisagées comme la stimulation du système nerveux central, l'amélioration du système vasculaire et cardiaque, la stimula- tion sociale. Les derniers travaux constatent aussi bien des effets à court terme qu'à long terme. De là certains auteurs considèrent que l'activité physique est un élément de préven- tion contre la maladie d'Alzheimer et d'une façon plus géné- rale contre les déficiences liées aux maladies chroniques ou au vieillissement. Même chez le sujet âgé fragile, l'activité physique pourrait avoir un intérêt particulier par son action bénéfique sur différents paramètres. En effet, des études ont démontré des gains très significatifs à la fois sur le plan de la mobilité, de l'équilibre, de la souplesse et de la force musculaire mais également de la chute et des blessures associées, dans cette population. 99 Synthese(fascicule). fm Page 100 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Les connaissances actuelles permettent d'aboutir à des recommandations générales pour l'adulte Les recommandations ont pour but de fournir des repères au public, aux professionnels de santé, aux décideurs des politiques de santé ainsi qu'aux organismes chargés de la surveillance de l'état sanitaire. Les recommandations en matière d'activité phy- sique pour la population générale, ou pour des groupes spécifi- ques, découlent directement des connaissances sur la relation dose-réponse, entre un volume donné d'activité physique (la dose) et une modification physiologique permettant d'évaluer un effet sur un critère de santé (la réponse). La dose est habituel- lement définie par l'intensité, la fréquence et la durée par session de l'activité résultant en une quantité totale d'activité. Avant les années 1980, les recommandations étaient fondées sur un modèle du type entranement physique condition physique et avaient pour objectif principal d'améliorer la capacité cardio-respiratoire (voire d'augmenter la perfor- mance). Le type d'activité préconisé dans ce cas était d'inten- sité relativement élevée et fondé sur l'évaluation de la fréquence cardiaque maximale. À partir du milieu des années 1990, les recommandations cor- respondent à un modèle du type activité physique état de santé et sont centrées sur l'activité physique nécessaire pour diminuer le risque de pathologie chronique en général et cardio-vasculaire en particulier. Elles sont plus pragmatiques que les premières, s'adressent clairement à la population géné- rale et en particulier à la catégorie des sujets inactifs ou peu actifs, dans une perspective de promotion de l'activité physique au sens large. Les autorités de surveillance de l'état sanitaire des États-Unis, les CDC (Centers for Disease Control and Prevention) et l'ACSM (American College of Sport Medecine) ont publié en 1995 une première recommandation reprise dans le rapport du Surgeon General. Il est conseillé aux individus de tous les âges d'inclure un minimum de 30 minutes d'activité physique d'intensité modérée (telle que la marche rapide) dans l'idéal, tous les jours 100 Synthese(fascicule). fm Page 101 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse de la semaine. Il est également reconnu que, pour la plupart des personnes des bénéfices plus importants pour la santé peuvent être obtenus en pratiquant une activité physique d'intensité plus élevée ou de durée plus prolongée. Les recommandations américaines ont été adoptées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et par la Fédération internationale de médecine du sport (FIMS). Il faut souligner à quel point les recommanda- tions visant la promotion de la santé (Health-Enhancing Physical Activity ou HEPA) diffèrent des recommandations plus ancien- nes centrées sur la capacité cardio-respiratoire. Plusieurs points sont à souligner : l'intensité recommandée est dite modérée (pratique de la marche rapide par exemple) ; le caractère quoti- dien de l'activité ; le concept d'accumulation de l'activité phy- sique (la durée recommandée de 30 minutes peut être divisée en 2 ou 3 fois 10 minutes) ; de très nombreuses activités physi- ques de la vie quotidienne ou courantes effectuées dans le cadre professionnel, domestique (à la maison et à proximité du domi- cile) et lors des trajets/transports peuvent être prises en considé- ration. En 2007, le Collège américain de médecine du sport (ACSM) et l'Association américaine d'étude des maladies du cœur (American Heart Association, AHA) ont publié conjointement une mise à jour des recommandations d'activité physique pour le maintien de la santé de 1995. Pour les adultes de 18 à 65 ans, il est recommandé une activité physique de type aérobie (endurance) d'intensité modérée pen- dant une durée minimale de 30 minutes 5 jours par semaine ou une activité de type aérobie d'intensité élevée pendant une durée minimale de 20 minutes 3 jours par semaine. Cette acti- vité physique peut faire l'objet d'activités combinées. Par exemple : marcher d'un bon pas pendant 30 minutes 2 fois dans la semaine et pratiquer le jogging pendant 20 minutes 2 autres jours de la semaine. Cette mise à jour permet de préciser certaines recommanda- tions par rapport à celles de 1995 : la fréquence des activités d'intensité modérée est de 5 fois par semaine ; 101 Synthese(fascicule). fm Page 102 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé les activités d'intensité élevée sont explicitement incorpo- rées dans les nouvelles recommandations. Les activités physi- ques d'intensité modérée et élevée sont considérées comme complémentaires en termes de bénéfice pour la santé ; des activités de différentes intensités peuvent être combinées pour atteindre le niveau recommandé ; la quantité recommandée d'activité physique de type aéro- bie est à ajouter aux activités physiques minimum de la vie quotidienne qui sont de faible intensité ou qui sont de durée inférieure à 10 minutes. En revanche, des activités de la vie courante qui seraient d'intensité modérée à élevée pratiquées pendant 10 minutes ou plus d'affilée sont comptabilisées pour atteindre le niveau recommandé. Cette notion est très importante, en particulier dans l'interprétation des question- naires d'activité physique, par exemple dans les études de population ; dépasser le niveau minimum recommandé permet d'obtenir des bénéfices supplémentaires en termes de santé ; la durée minimum des sessions significatives est de 10 minutes ; les activités d'endurance (ou de type aérobie) sont différen- ciées des activités de renforcement musculaire (contre résis- tance) qui font maintenant partie des recommandations. Il reste à mieux définir comment combiner de façon optimale les activités d'intensité modérée et les activités d'intensité éle- vée, en fonction des individus (âge, sexe, capacité physique), des activités pratiquées et du résultat recherché. L'inclusion d'exercices de renforcement musculaire dans les nouvelles recommandations résulte des données obtenues ces dernières années démontrant les effets bénéfiques de ce type d'exercice sur la force et l'endurance musculaire chez les sujets d'âge moyen, complétant ainsi les données connues chez les sujets âgés. Les nouvelles recommandations précisent que ces activités devraient être pratiquées au moins 2 jours, non consé- cutifs, par semaine, sous forme de 8 à 10 exercices utilisant les principaux groupes musculaires (avec 8 à 12 répétitions de chaque exercice). 102 Synthese(fascicule). fm Page 103 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse En accord avec d'autres documents, il est mentionné que la prévention du gain de poids et la prévention de la reprise de poids après amaigrissement nécessiteraient chez l'adulte un niveau d'activité physique d'intensité modérée équivalent res- pectivement à 45-60 minutes/jour et 60-90 minutes/jour. Dans le cas spécifique du contrôle du poids, le contexte nutritionnel doit être pris en compte pour intégrer les apports et les dépen- ses énergétiques dans le raisonnement. Il faut souligner par ailleurs que le niveau minimum d'activité recommandé, par exemple 30 minutes par jour d'activité d'intensité modérée 5 jours/semaine, est déjà susceptible d'apporter des bénéfices même chez les sujets en surpoids. Enfin, la pratique d'une acti- vité physique même modérée peut apporter des bénéfices majeurs sur l'état de santé chez les personnes en surpoids, indé- pendamment des effets de l'activité sur le poids. En l'absence d'études prospectives ou d'études d'intervention randomisées bien conduites et suffisamment longues, nous ne disposons pas chez l'enfant, contrairement à l'adulte, de don- nées permettant d'établir avec précision la quantité et le type d'activité physique nécessaires à un effet positif sur la santé immédiate et future des jeunes. Il avait initialement été proposé d'utiliser les mêmes recom- mandations que celles destinées aux adultes (soit au moins 30 minutes par jour d'activité d'intensité modérée). Cependant, les conclusions de conférences de consensus récentes s'accor- dent aujourd'hui pour dire que ceci n'est probablement pas suf- fisant. Un minimum de 60 minutes (et non 30 minutes) par jour d'activités physiques d'intensité modérée à élevée est sou- haitable chez les jeunes, sous forme de sports, de jeux ou d'acti- vités de la vie quotidienne. La promotion d'un mode de vie physiquement actif doit être l'affaire de tous (famille, éduca- teurs physiques, écoles, centres médico-sportifs, collectivi- tés). Il faut noter que ces recommandations reposent sur le concept d'un seuil minimal ou d'un ensemble de recommanda- tions supposées optimales pour la santé, concept pour lequel il n'existe pas à l'heure actuelle d'évidence épidémiologique ou expérimentale chez l'enfant. 103 Synthese(fascicule). fm Page 104 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé En France, la limitation de la sédentarité et la promotion d'une activité régulière d'intensité modérée font partie des axes majeurs du Programme national nutrition santé (PNNS) mis en place par le ministère de la Santé en 2001, repris dans la Loi relative à la politique de santé publique du 9 août 2004. Les autorités de santé ont ainsi souhaité inclure une incitation à l'activité physique régulière dans la population générale dans le cadre du programme national sur la politique nutritionnelle. Il s'agit d'augmenter de 25 % la proportion d'adultes prati- quant l'équivalent de 30 minutes de marche rapide par jour ; de plus la sédentarité étant un facteur de risque, elle doit être combattue dès l'enfance 18. D'ici 2008, il s'agit de passer de 60 % à 75 % pour les hommes et de 40 % à 60 % pour les fem- mes, la proportion de personnes, tous âges confondus, faisant par jour l'équivalent d'au moins 30 minutes d'activité physique d'intensité modérée, au moins 5 fois par semaine. En 2004, une campagne nationale de promotion de l'activité physique a été réalisée dans le cadre du PNNS19. Ces actions sont complémentaires des campagnes d'incitation à la pratique sportive ( Sport pour tous ) réalisées par le ministère de la Jeunesse, des Sports et de la Vie associative. Des recommandations spécifiques ont été publiées pour l'adulte au-delà de 65 ans et chez le patient atteint de maladie chronique de plus de 50 ans Chez l'adulte au-delà de 65 ans et chez le patient atteint de maladie chronique de plus de 50 ans, des recommandations spé- cifiques complétant les précédentes ont été publiées et mises à jour en 2007 par les mêmes Sociétés pré-citées, le Collège amé- ricain de médecine du sport et l'Association des cardiologues américains. 18. rubrique Nutrition 19. 104 Synthese(fascicule). fm Page 105 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse Les recommandations en termes de durée et fréquence apparais- sent identiques à celles préconisées pour l'adulte jeune : réaliser des activités d'intensité modérée de type aérobie (en endu- rance) pour un minimum de 30 minutes par jour, 5 jours par semaine ou de forte intensité 20 minutes par jour, 3 jours par semaine. Cependant, deux points sont mis en exergue. D'une part, l'indi- vidualisation de l'intensité de l'activité physique est préconisée grâce à l'utilisation d'un paramètre simple : une échelle visuelle analogique. Sur une échelle de 0 à 10, si la position assise est de niveau 0 et un exercice extrême, 10, une activité modérée cor- respond à 5-6. Elle produit une augmentation franche de la fré- quence cardiaque et de la ventilation. Sur la même échelle, une activité intense correspond à une gradation de 7-8 et entrane une augmentation importante de fréquence cardiaque et de ventilation. Compte tenu de l'hétérogénéité des niveaux d'apti- tude physique des sujets âgés, pour certains d'entre eux une activité d'intensité modérée correspondra à la marche normale, pour d'autres à la marche rapide. D'autre part, l'accent est mis sur la diversification des activités : au-delà de l'endurance (ou exercice aérobie), il faut ajouter le renforcement musculaire (activité contre résistance) particuliè- rement important chez le sujet âgé ou pathologique mais égale- ment les activités d'équilibre pour un maintien de la souplesse et une prévention des chutes. Des combinaisons d'activités modérées ou intenses peuvent être effectuées. Toutefois, ces exercices viennent en supplément des activités de la vie quoti- dienne ou des exercices d'intensité modérée durant moins de 10 minutes (tâches ménagères, marche du parking jusqu'au centre commercial). Au minimum deux fois par semaine sur des journées non consé- cutives, les sujets âgés doivent réaliser des renforcements mus- culaires (travail contre résistance) concernant les groupes musculaires principaux. Ces exercices peuvent être réalisés en soulevant des charges. L'intensité de l'exercice peut être modu- lée (considérée comme modérée ou élevée) selon les sujets en utilisant l'échelle analogique précédemment mentionnée. Il est 105 Synthese(fascicule). fm Page 106 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé recommandé de faire travailler 8 à 10 groupes musculaires (avant bras, bras, épaules, quadriceps droits, gauches). Pour chaque groupe musculaire, il faut réaliser 10 à 15 répétitions. Pour maintenir la souplesse nécessaire aux activités de la vie quotidienne, les sujets âgés doivent réaliser des exercices de souplesse (cou, épaule, taille, hanche) au minimum 2 jours par semaine pendant au moins 10 minutes. Des exercices d'équilibre sont préconisés 2 autres jours par semaine (marcher sur une ligne tracée sur le sol, enjamber des plots placés sur cette ligne) pour diminuer les risques de blessures consécuti- ves aux chutes chez les sujets âgés les plus sédentaires présen- tant par exemple une maladie chronique. En raison de la relation dose-réponse entre activité physique et santé, les personnes âgées qui souhaitent améliorer leur aptitude physique et donc réduire le risque de maladies chroniques, pré- venir la surcharge pondérale bénéficieront d'une augmenta- tion des minima d'activité physique aérobie ou de renforcement musculaire précédemment décrits. A contrario, plusieurs mois d'activités à un niveau inférieur à celui recommandé peuvent être appropriés pour certains sujets particulièrement âgés ou ayant une aptitude physique particulièrement basse. Dans tous les cas, les sujets âgés doivent être encouragés à auto-contrôler leurs activités (par exemple sur la base de l'échelle analogique) et à s'évaluer régulièrement pour reconsidérer leur programme en tenant compte de l'évolution de leur aptitude physique. Pour maintenir leur capital santé, les sujets âgés doivent maintenir une activité physique tout au long de leur vie. Les sujets adultes sédentaires ne présentant pas de pathologie chronique doivent bénéficier d'un programme proposant une approche par paliers de niveau afin d'augmenter progressive- ment leur activité physique sur le long terme. Les sujets adultes de plus de 50 ans et les sujets âgés présentant une maladie chronique pour lesquels une activité physique est une thérapeutique, doivent pratiquer cette dernière en respec- tant les règles de précaution inhérentes à cette maladie (exem- ple des maladies cardiovasculaires). Les sujets âgés doivent 106 Synthese(fascicule). fm Page 107 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthèse tenir compte des précédentes recommandations et avoir un programme d'activité physique adapté à leur pathologie, évo- luant en fonction de l'amélioration ou de l'aggravation de celle-ci. 107 Synthese(fascicule). fm Page 108 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Synthese(fascicule). fm Page 109 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations Qu'est-ce que l'activité physique ? Selon l'OMS, il s'agit de tout mouvement corporel produit par les muscles squeletti- ques, entranant une dépense d'énergie supérieure à celle du repos . L'activité physique est-elle synonyme d'activité sportive ? Les activités physiques et sportives représentent un continuum allant de l'inactivité à une activité au moins modérée jusqu'à la pratique d'activités d'intensité élevée de façon régulière (comme chez les sportifs de haut niveau). Selon l'OMS, le sport est un sous-ensemble de l'activité physique, spécialisé et organisé , c'est une activité revêtant la forme d'exercices et/ou de compétitions, facilitées par les organisations sportives . En d'autres termes, le sport est la forme la plus sophistiquée de l'activité physique, mais l'activité physique ne se réduit pas au sport, elle comprend aussi l'activité physique dans la vie de tous les jours, à la maison, au travail, dans les transports et au cours des loisirs non compétitifs. L'objectif de cette expertise collective a été de faire le point sur le concept d'activité physique, sa dimension sociale, son impor- tance en termes de santé publique, dans le monde d'aujourd'hui et de répondre aux questions qui se posent sur les déterminants environnementaux, sociaux et psychologiques de la pratique de l'activité physique et sur les modes d'actions physiologiques et thérapeutiques de l'activité physique et sportive. La méthodolo- gie utilisée dans l'expertise est fondée sur l'analyse des connais- sances scientifiques internationales. Le groupe d'experts a privilégié les données qui étaient étayées sur des travaux rigou- reux, le plus souvent validés en terme d' evidence-based science . Le groupe d'experts s'est intéressé à la réalité de la pratique de l'activité physique en France. Il a tenté d'identifier les freins à son développement, qu'ils soient individuels, sociologiques, environnementaux 109 Synthese(fascicule). fm Page 110 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Il s'est demandé si l'activité physique était un déterminant essentiel de l'état de santé des personnes quel que soit leur âge, et quel était son impact sur les fonctions somatiques et psychi- ques. La pratique régulière de l'activité physique peut-elle dimi- nuer la mortalité, limiter la prise de poids, prévenir les maladies cardiovasculaires, l'obésité, les cancers, et préserver la santé mentale et la qualité de vie ? Lors d'une maladie chronique, l'activité physique peut-elle faire partie de la prise en charge thérapeutique ? L'activité physique est-elle toujours favorable quels que soient son intensité et son volume ? Ou, comme pour toute chose sou- vent, son excès se révèle-t-il préjudiciable ? À l'issue de l'analyse et de la synthèse, le groupe d'experts a proposé des recommandations qui concernent les différentes populations au niveau individuel ou collectif et s'adressent aux acteurs de santé publique, aux décideurs, aux scientifiques et aux institutions. Promouvoir des activités physiques pour tous et des programmes de prévention La majorité des adultes, des adolescents et des enfants, en France comme en Europe, ne pratiquent pas le niveau d'activité physique recommandé pour avoir un effet sur la santé et la qua- lité de vie. Moins de la moitié des Français âgés de 15 à 74 ans (45, 7 %) ont pratiqué, au cours des sept derniers jours précé- dant l'enquête du Baromètre santé 2005, une activité physique à un niveau entranant des bénéfices pour la santé. D'après l'enquête internationale HBSC20 en 2001-2002, seulement 11 % des filles et 25 % des garçons âgés de 11 ans pratiquent en France une activité conforme aux recommandations de santé publique. 110 20. Health Behaviour in School-aged Children Synthese(fascicule). fm Page 111 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations Face à ce constat, les approches traditionnelles de la promotion de l'activité physique fondées sur les changements de comporte- ments au niveau individuel visant à développer l'activité physi- que pendant les temps de loisirs et à renforcer l'éducation physique à l'école ne seront sans doute pas suffisantes. Il faut également agir sur les déterminants environnementaux et socioéconomiques qui jouent un rôle majeur pour façonner nos styles de vie. Modifier ces déterminants va bien au-delà de la sphère d'influence et de responsabilité du secteur de la santé. De nouveaux partenariats doivent être impliqués pour avoir une influence directe sur l'aménagement urbain, les transports, les politiques du travail, de l'éducation, du logement, des loisirs et des sports. Les recommandations doivent donc s'inscrire dans l'affirmation d'une volonté politique clairement affichée pour engager un véritable programme national Activité physique et santé . Ce programme doit mobiliser et associer les moyens nécessaires à sa mise en œuvre. La promotion des activités physiques pour tous doit concerner toutes les tranches d'âge et être organisée et coordonnée jusqu'aux niveaux départemental et communal. Il devra se décliner en différentes actions dont les principales sont évoquées ci-dessous. DIFFUSER LARGEMENT LES RECOMMANDATIONS ACTUELLES D'ACTIVITÉ PHYSIQUE POUR LA POPULATION GÉNÉRALE Il est tout d'abord nécessaire que la population soit informée de l'évolution des connaissances sur les effets de l'activité physique sur la santé et des recommandations internationales mises à jour en fonction de cette évolution. En 2007, les recommandations de santé publique définies au plan international sont les suivantes : pour tous les adultes de 18 à 65 ans, il est recommandé pour maintenir et améliorer leur état de santé de pratiquer au moins 30 minutes d'activité physi- que d'intensité modérée (de type aérobie ou endurance : par exemple d'intensité comparable à la marche à un pas soutenu) au moins 5 jours par semaine, ou de pratiquer 20 minutes 111 Synthese(fascicule). fm Page 112 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé 3 jours par semaine d'activité physique d'intensité élevée (de type aérobie ou endurance : par exemple d'intensité compa- rable au jogging). Pour les sujets de plus de 65 ans, la marche rapide sera considérée comme d'intensité élevée et la marche normale, d'intensité modérée. Ce volume d'activité peut être fractionné en périodes d'au moins 10 minutes. Il est également conseillé de pratiquer des exercices de renforcement musculaire (contre résistance ou musculation) 2 jours non consécutifs par semaine. Chez les sujets âgés, il est préconisé de réaliser des exercices d'entretien de la souplesse musculaire et articulaire et d'équilibre dans un objectif de prévention des chutes. Une acti- vité débutée à tout âge est bénéfique. Les bénéfices de l'activité physique ne sont pas acquis mais se maintiennent tant que se poursuit l'activité physique. Les personnes qui souhaitent davantage améliorer leur capacité physique, réduire leur risque de pathologies chroniques et d'incapacité ou prévenir une prise de poids excessive, peuvent bénéficier du fait de dépasser le minimum d'activité physique recommandé. Chez l'enfant et l'adolescent, les conclusions de conférences de consensus récentes s'accordent pour dire qu'un minimum de 60 minutes (et non 30 minutes) par jour d'activités physiques d'intensité modérée à élevée est souhaitable chez les jeunes, sous forme de jeux, d'activités de la vie quotidienne ou de sports. Le groupe d'experts préconise d'organiser des campagnes d'information à grande échelle sur ces recommandations d'acti- vité physique pour la population générale, en associant diffé- rents médias et en effectuant une évaluation approfondie des effets des campagnes mises en œuvre. ENGAGER UNE SENSIBILISATION DES POPULATIONS SELON LE GENRE ET L'ÂGE PAR DES ACTIONS SUR LEURS LIEUX DE VIE La pratique des activités physiques et sportives de loisirs varie en fonction de l'âge et du sexe : les enfants, les adolescents et les jeunes adultes pratiquent plus que leurs anés, les garçons plus que les filles. Les femmes font plus souvent du sport pour 112 Synthese(fascicule). fm Page 113 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations la santé ou l'apparence, les hommes pour le plaisir et la compé- tition. Chez les adolescents, les trois motifs les plus cités comme causes d'abandon d'une activité physique et sportive sont une matrise insuffisante de la technique, le sentiment de ne pas être bon (davantage pour les garçons) et les con- traintes de l'entranement (davantage pour les filles). Plus on vieillit, plus ceux qui s'adonnent au sport le pratiquent pour la santé. Le support social et les sociabilités jouent un rôle important : plus l'on a de proches qui pratiquent une activité physique et sportive, plus les chances que l'on en pratique une sont grandes. En tant que comportement, l'activité physique a la particularité de prendre place dans des lieux ou des circonstances bien défi- nies. La notion de micro- et macro-environnement prend ainsi une grande importance pour mieux identifier les possibilités d'intervention. En effet, ces interventions doivent s'appuyer sur les interactions dynamiques entre les individus et leur environ- nement physique et socio-culturel. Ainsi, les publics cibles des actions de sensibilisation et de mobilisation autour du thème de la santé par l'exercice se répar- tissent selon différentes tranches d'âges et de lieux de vie : les jeunes enfants et les adolescents à l'école et dans les activités extrascolaires, les adultes au travail, les personnes âgées dans leur vie quotidienne Le groupe d'experts recommande la promotion de plus d'activi- tés physiques en milieu scolaire sous forme ludique en particu- lier pour les jeunes enfants entrant à l'école élémentaire. Il attire l'attention sur la nécessité de sensibiliser le milieu de l'Éducation nationale à faire bouger tous les enfants y com- pris ceux présentant un handicap. Ces activités devraient être couplées avec une bonne éducation à l'importance d'une ali- mentation variée et équilibrée. Il recommande, pour les adoles- cents, un accès gratuit aux activités extrascolaires multisports. Le groupe d'experts recommande de sensibiliser les entreprises à développer des lieux dédiés aux activités physiques sur le lieu même du travail voire pendant le temps de travail. Ceci impli- 113 Synthese(fascicule). fm Page 114 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé que de promouvoir une culture d'entreprise qui intègre l'acti- vité physique. Le groupe d'experts recommande de prévoir des accueils pour les jeunes enfants dont les parents pratiquent ou souhaiteraient pratiquer une activité physique dans les clubs de sport. Le groupe d'experts recommande de promouvoir un aménage- ment des lieux de vie et des modalités de déplacement pour les personnes âgées leur assurant le maintien d'une certaine indé- pendance. TENIR COMPTE DES SITUATIONS SPÉCIFIQUES DE CERTAINES POPULATIONS POUR CIBLER DES CAMPAGNES D'INFORMATION ET D'ACTION Que ce soit au niveau des motivations ou des déterminismes socioéconomiques, la pratique d'activité physique et sportive est liée au niveau d'insertion sociale. Une situation de socialisa- tion réduite entrane une probabilité plus faible de pratique des activités physiques et sportives. Les enquêtes en population générale en France pointent de manière nette, des populations assez précises pour lesquelles il est nécessaire de faire porter en premier lieu les efforts d'infor- mation et de sensibilisation. Il s'agit des filles de 12 à 17 ans, en particulier celles issues de familles défavorisées ; des personnes rencontrant des difficultés d'insertion sociale (certaines femmes au foyer, les célibataires avec enfants et les actifs à la recherche d'un emploi) et plus particulièrement celles ayant un faible niveau de diplôme et une faible qualification. Le groupe d'experts recommande aux initiateurs des campagnes de tenir compte des problèmes spécifiques liés aux difficultés d'insertion ou aux différentes cultures pour proposer des activi- tés physiques. Dans ce cadre, les interventions de promotion de l'activité physique peuvent s'appuyer sur les motivations indivi- duelles pour faire adopter de nouveaux comportements. Des facteurs intra-personnels tels que les attitudes, les valeurs, les attentes positives, les capacités et les compétences peuvent être 114 Synthese(fascicule). fm Page 115 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations sollicités pour augmenter le niveau d'activité physique, pourvu que soient prises en compte les spécificités culturelles des popu- lations considérées. Le groupe d'experts attire l'attention sur les périodes de la vie à risques d'arrêt de la pratique physique qui correspondent aux changements de la vie personnelle par exemple le passage du lycée à l'université, la perte d'activité ou la cessation d'activité professionnelle, les déménagements. Par ailleurs, chez des sujets très sédentaires, la reprise de l'activité physique doit s'appuyer sur les recommandations définies par les sociétés de spécialités médicales. Les sportifs de haut niveau ou les personnes ayant une activité physique intense devraient bénéficier d'un accompagnement psychologique surtout lors des périodes à risque (blessures, fati- gue prolongée, diminution des performances) et au cours de la carrière sportive par des professionnels spécialisés (psycholo- gues et psychiatres). ASSOCIER DIFFÉRENTS MODES DE MISE EN ŒUVRE DES ACTIONS DE LUTTE CONTRE LA SÉDENTARITÉ Les différents travaux examinés montrent à l'évidence une plus grande efficacité des campagnes de sensibilisation prenant en compte les modes de vie et la culture des personnes visées. Cette dimension est donc impérative si l'on veut obtenir des résultats durables. Au niveau des jeunes, les actions doivent concerner tant les parents que leurs enfants. La promotion d'un mode de vie physiquement actif doit être l'affaire de tous (famille, éducateurs physiques, écoles, centres médico-sportifs, collectivités, profes- sionnels de santé). Le groupe d'experts recommande d'intégrer la dimension familiale dans les campagnes. En effet, favoriser la pratique en famille (enfants, parents, grands-parents) permettrait d'accrotre outre l'activité physique, les échanges intergénéra- tionnels et l'attention aux besoins de chaque génération. Les campagnes de sensibilisation chez l'adulte doivent être complétées par la mise en place de conseils personnalisés, que 115 Synthese(fascicule). fm Page 116 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé ce soit au travers de consultation de prévention, de programmes de mise à l'activité physique et de leur suivi ou de prise en charge médicale pour des problèmes spécifiques de santé. Le groupe d'experts recommande d'associer différents modes de mise en œuvre des actions de sensibilisation et d'intervention pour les populations spécifiques : affichage, courriers, appels téléphoniques ou par Internet, contacts individualisés Ces conseils doivent intégrer non seulement la culture des per- sonnes, mais également l'environnement (sécurité et disponibi- lité d'équipements) dans lequel elles vivent et le temps dont elles disposent. L'apprentissage de la gestion du temps et de l'utilisation des équipements disponibles sont des pré-requis indispensables à l'inscription dans la durée de la pratique de l'activité physique. Les conseils doivent être pragmatiques, con- crets et réalisables. Les programmes déjà élaborés à l'étranger peuvent servir à concevoir et développer de tels projets. L'incitation à l'activité physique régulière dans la population générale est un des axes du Programme national nutrition santé (PNNS)21 mis en place par le ministère de la Santé en 2001 et repris dans la Loi relative à la politique de santé publique du 9 août 2004. D'ici 2008, il s'agit de faire passer de 60 % à 75 % pour les hommes et de 40 % à 60 % pour les femmes, la proportion de personnes, tous âges confondus, pratiquant par jour l'équivalent d'au moins 30 minutes d'activité physique d'intensité modérée, au moins 5 fois par semaine. Chez les per- sonnes en surpoids, et indépendamment des effets sur le poids, la pratique d'une activité physique peut apporter des bénéfices majeurs sur l'état de santé. La prévention du gain de poids et la prévention de la reprise de poids après amaigrissement nécessi- teraient chez l'adulte un niveau d'activité physique d'intensité modérée équivalent respectivement à 45-60 minutes/jour et 60-90 minutes/jour. Le groupe d'experts recommande de coordonner les actions menées dans le cadre du PNNS avec les campagnes d'incitation 116 21. rubrique Nutrition Synthese(fascicule). fm Page 117 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations à la pratique sportive ( sport pour tous ) réalisées par le ministère de la Jeunesse, des Sports et de la Vie associative. OPÉRATIONNALISER LES RELAIS INSTITUTIONNELS ET RENFORCER LES MOYENS Certaines stratégies d'intervention sont centrées sur les change- ments de comportement individuel, d'autres portent sur les modifications de l'environnement (au sens large). Un grand nombre de mesures éducatives seront inefficaces en l'absence d'actions préalables sur l'environnement de vie des sujets. Ainsi, promouvoir les déplacements à pied n'a de sens que si la sécurité des personnes est assurée. Il s'agit donc de trouver la dynamique entre ces deux types de stratégie. Par ailleurs, les actions peuvent être envisagées par secteur (par exemple, le secteur éducatif au sens large, le secteur sportif, le secteur sanitaire, le secteur des transports) et par lieu (par exemple, l'école, l'entreprise, toutes les infrastructures sportives). Il s'agit de promouvoir la communication entre ces différents partenaires. Les actions de promotion de l'activité physique deviennent opérationnelles au niveau local, mais l'approche nationale demeure d'une grande importance pour le soutien politique et pour coordonner les campagnes et les programmes. Il s'agit de promouvoir des programmes mobilisateurs qui articulent un niveau national, avec des relais médiatiques, et une réappro- priation à l'échelle locale, voire micro-locale. Cette réappro- priation volontariste s'appuie souvent sur la vie associative (fédérations affinitaires, multisports et scolaires) développant convivialité et sociabilité récréative. Ce serait tout l'intérêt d'une mobilisation interministérielle (de manière à ne pas désarticuler les domaines respectifs du sport, de la santé, de l'éducation nationale, du travail et de la solidarité sociale, par exemple). On peut évoquer plusieurs par- tenaires pour cette action. Le Mouvement sportif et plus précisément le CNOSF (Comité national olympique et sportif français), est un des interlocuteurs 117 Synthese(fascicule). fm Page 118 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé d'une part, pour la mise en valeur du sport de compétition, la constitution et le renouvellement des élites sportives qui repré- sentent la France dans les grands rendez-vous internationaux et d'autre part, pour la promotion du sport pour tous. Les fédéra- tions délégataires et unisports se sont progressivement engagées dans ces deux types de tâches. Elles devront plus s'impliquer dans la promotion de l'activité physique/sport pour tous. Les fédérations multisports et affinitaires sont des relais institu- tionnels efficaces, disponibles pour cette action, avec un enca- drement compétent comme le montre leur intérêt porté aux questions de santé par l'activité physique et l'accueil des jeunes handicapés dans les cadres ordinaires de la sociabilité sportive, pour ne retenir que ces deux aspects. L'Éducation nationale est un partenaire privilégié permettant la collaboration de différents acteurs du milieu scolaire (vie sco- laire, personnels de santé, enseignants de SVT et d'EPS) qui s'emploient à sensibiliser et à développer des actions d'éduca- tion à la santé. Ces interventions touchent la majorité de la population d'enfants et d'adolescents. Un tel programme doit pouvoir se décliner au niveau régional, départemental et communal. La bonne implantation territoriale des services déconcentrés de l'État, les échelons régionaux et départementaux du Mouvement sportif, les collectivités territo- riales, tout ce réseau doit être en mesure d'aider à la pérennisa- tion des actions et à les accompagner. Les initiatives locales, au niveau des communes, des clubs ou autres associations, des établissements scolaires, voire des clubs ou comités d'entreprise, proposées dans le droit fil des incita- tions ministérielles, devront être encouragées et soutenues. Le groupe d'experts recommande que soit renforcé le maillage territorial d'experts référents pour le programme Activité physique et santé . Le département est l'échelon compétent pour traiter les questions d'équité socio-géographique, de soli- darité et de cohésion sociale. Les étudiants de la filière APA (activité physique adaptée) et santé sont formés à l'encadre- ment des handicapés, des personnes âgées (y compris celles qui 118 Synthese(fascicule). fm Page 119 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations résident en maison de retraite), des jeunes désocialisés (dans les quartiers sensibles) et seraient tout à fait compétents pour exercer cette tâche d'incitateur, d'éducateur, de personne res- source et de coordination, en relation avec les professionnels de santé. AMÉNAGER L'ESPACE URBAIN ET LES MOYENS DE TRANSPORTS POUR PERMETTRE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE POUR TOUS La densité urbaine, la répartition géographique des services, les voies de circulation réservées pour les piétons ou pour les cyclis- tes influencent l'exercice physique durant les déplacements. Les représentations sociales associées à ces aspects, sont également des facteurs qu'il convient de prendre en compte pour pouvoir améliorer la situation. Cette approche est peu développée en France, elle est cependant indispensable à la mise en œuvre de politiques visant l'augmentation des pratiques d'activité physi- que intégrées à la vie quotidienne. Il faudrait associer davantage les maires et élus locaux dans cette action. La valorisation du cadre environnemental pour favoriser l'acti- vité physique concerne par exemple l'aménagement attractif et sécurisé des voies de communication : trottoirs aménagés, voies piétonnes, pistes cyclables, en particulier autour des établisse- ments scolaires, éclairage public de qualité, mobilier urbain. Le groupe d'experts recommande que cet aspect soit intégré dans le cahier des charges de toute opération de restructuration urbaine, de construction de nouvelles unités d'habitation. L'espace rural, qui présente des caractéristiques spécifiques, doit permettre d'envisager des solutions adéquates. L'intercommu- nalité pourrait être saisie sur ces questions. Les programmes d'actions mis en œuvre, en particulier dans certains pays, font apparatre généralement deux dimensions : d'une part, la promotion des activités physiques et sportives régulières et de type récréatif et/ou, d'autre part, les activités physiques qui s'inscrivent au quotidien dans les espaces et temps de déplacement (et de liaison) des individus, au besoin en enchanant plusieurs moyens (à pied, à bicyclette, en tram- 119 Synthese(fascicule). fm Page 120 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé way ou TER). Il s'agit d'une conception multimodale des déplacements, impliquant une activité physique volontaire. Le groupe d'experts recommande de prendre en compte dans les aménagements des transports, les espaces-temps de liaisons pour privilégier les déplacements multimodaux (par exemple des billets de transports urbains valables 1 heure qui permettent de combiner plusieurs modes de déplacement) et les possibilités de stationnement en toute sécurité (garages sécurisés pour bicy- clettes par exemple). SENSIBILISER ET FORMER LES PROFESSIONNELS DU SPORT ET DE LA SANTÉ À LA DIMENSION PRÉVENTIVE DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE La promotion de la santé par l'activité physique peut se décliner dans une large gamme d'interventions : des activités structurées telles que des classes d'éducation physique, des activités dans des environnements attrayants, du conseil et de l'accompagne- ment, des campagnes d'information et de l'événementiel. L'implantation de ces mesures nécessite la formation de profes- sionnels qui seront engagés dans ces actions ainsi que de média- teurs et d'incitateurs. Cette formation doit s'appuyer sur une approche commune du rôle de l'activité physique sur la santé. Des programmes de formations labellisés doivent s'adresser tant aux formateurs qu'aux professionnels de santé et aux profession- nels de l'activité physique et du sport. Cette formation doit concerner également les professionnels de la petite enfance et les enseignants du 1er et 2e degré. La formation des acteurs de santé doit mettre l'accent sur l'acti- vité physique en tant qu'outil de prévention des principales pathologies chroniques. Pour les acteurs de l'activité physique et du sport, l'accent doit être mis sur le rôle de l'activité physi- que sur la santé, en tenant compte de l'âge, du sexe, du handi- cap, et sur la nécessaire prévention des accidents en fonction du type de pratique sportive. Le groupe d'experts recommande que des modules d'informa- tion sur les bénéfices de l'activité physique et sur les principes 120 Synthese(fascicule). fm Page 121 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations de sa mise en œuvre (conseil personnalisé) soient intégrés dans les formations initiales et continues de ces professionnels. Dans le même temps, il est indispensable de diffuser des outils de mesure de l'inactivité physique et de la sédentarité, permet- tant aux professionnels comme aux usagers de bien évaluer les efforts à accomplir. Enfin, l'amélioration de la communication et donc de la coordi- nation entre les différents professionnels est nécessaire. Les pro- fessionnels de santé peuvent jouer un rôle moteur dans ce processus en permettant au dialogue de s'établir entre les sec- teurs et partenaires impliqués et pour capter l'attention de nou- veaux acteurs. Promouvoir l'activité physique chez le patient atteint de maladie chronique Pour le patient atteint de maladie chronique, des recommanda- tions spécifiques ont récemment été publiées. Ces recomman- dations en termes de durée et fréquence apparaissent identiques à celles préconisées pour l'adulte en bonne santé : réaliser des activités d'intensité modérée de type aérobie (en endurance) pour un minimum de 30 minutes par jour, 5 jours par semaine ou d'intensité plus élevée 20 minutes par jours, 3 jours par semaine. Cependant, l'individualisation de l'intensité de l'acti- vité physique et la diversification des activités sont préconisées. Par ailleurs, l'activité physique doit être pratiquée en respectant les règles de précaution inhérentes à chaque situation patholo- gique (exemple du diabète de type 2, des maladies cardiovascu- laires, poussées inflammatoires des maladies rhumatismales, évolution du déficit neurologique) et elle doit évoluer en fonc- tion de l'amélioration ou de l'aggravation de la pathologie en particulier chez le sujet âgé. L'activité physique est un traitement à part entière au cours d'affections chroniques invalidantes, telles que l'insuffisance respiratoire chronique par la broncho-pneumopathie chroni- 121 Synthese(fascicule). fm Page 122 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé que obstructive (BPCO) et les maladies cardiovasculaires isché- miques et les pathologies métaboliques comme le diabète de type 2. Elle réduit en effet les conséquences fonctionnelles de ces maladies en améliorant les capacités physiques des patients. De plus, elle agit directement sur l'évolution de ces pathologies, ce qui se traduit par une diminution spectaculaire de la morbi- dité et de la mortalité cardiovasculaire. L'activité physique contribue au traitement (comme adjuvant) de nombreuses autres pathologies et en particulier les maladies neurologiques (sclérose en plaques, hémiplégie. ) et rhumatis- males (maladies inflammatoires, arthrose). Le développement d'une activité physique régulière dans les populations de patients apparat comme une priorité de santé publique. Les programmes d'intervention doivent être ambi- tieux visant au long terme, ne négligeant aucun des points d'action possibles et mobilisant un grand nombre de profession- nels et d'acteurs du champ sanitaire, social et sportif. Le béné- fice économique de ces actions doit être évalué. SENSIBILISER LES PATIENTS AUX BÉNÉFICES DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE DANS LE TRAITEMENT DE LEUR PATHOLOGIE Au cours des maladies cardiovasculaires et respiratoires, l'effort est souvent source d'appréhension et d'anxiété chez le patient. En effet, c'est au cours de l'effort physique que se manifestent de façon la plus implicite la fatigue et l'essoufflement, voire les phénomènes douloureux particulièrement redoutés que sont l'angor ou la claudication artérielle. L'exercice est dès lors vécu comme un danger et le patient entre souvent dans une spirale dans laquelle l'hypoactivité induite vient aggraver le décondi- tionnement à l'effort et accentuer les manifestations cliniques. S'installe ainsi de façon progressive un cycle d'auto-aggravation de la maladie précipitant les complications et se traduisant par un alourdissement de la morbi-mortalité. Ce constat est d'autant plus fréquent qu'il s'agit de sujets âgés se percevant socialement et culturellement exclus d'une activité physique à connotation sportive et présentant souvent des déficiences 122 Synthese(fascicule). fm Page 123 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations image plus valorisante, associées de l'appareil locomoteur (par exemple de nature orthopédique ou neurologique), voire des troubles visuels ou auditifs. Le groupe d'experts recommande d'organiser des campagnes d'information et d'éducation réitérées des patients et de leur entourage familial pour lutter contre une telle représentation de l'activité physique. Cette pédagogie doit être appropriée en mettant en exergue les effets positifs démontrés que sont la réduction de l'inconfort lié au déconditionnement, l'améliora- tion de l'autonomie et de la qualité de vie, associées à la restau- ration d'une la diminution des complications liées à l'affection (et de leurs incidences en termes d'actes médicaux et d'hospitalisations), l'augmentation de l'espérance de vie. Le groupe d'experts attire l'attention sur le fait qu'il ne s'agit pas de promouvoir une même activité physique de type sportive pour tous mais des activités physiques diverses, adaptées aux capacités de chaque patient, dans une perspective de progres- sion, en utilisant les principes et les méthodes de l'éducation thérapeutique. Le groupe d'experts recommande également une information sur les risques potentiels de l'activité physique tant sur le plan cardiovasculaire que musculo-squelettique. Lorsque l'activité est adaptée, les risques sont en fait limités. Les signes habituels d'intolérance cardiovasculaire, tels que douleurs thoraciques, épigastralgie, malaise, palpitations, fatigue inhabituelle, doivent être connus et impliquer une consultation médicale rapide. L'éducation du plus large public aux gestes qui sauvent et la mise à disposition de plus en plus fréquente dans les lieux publics de défibrillateurs semi-automatiques représentent un gage de sécurisation supplémentaire. Le groupe d'experts recommande de proposer un programme d'activité physique pour chaque patient tenant compte de ses pathologies, du contexte socio-professionnel et culturel ainsi que des conditions environnementales. Au-delà de cette incita- tion, des stratégies de soutien et de re-motivation au maintien d'une activité physique régulière devraient être mises en œuvre. 123 Synthese(fascicule). fm Page 124 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé INFORMER ET FORMER LES PROFESSIONNELS DU SPORT ET DE LA SANTÉ AMENÉS À METTRE EN ŒUVRE DES TRAITEMENTS PAR L'ACTIVITÉ PHYSIQUE Les effets bénéfiques démontrés dans des populations nombreuses de patients ne sont pour l'instant que partiellement expliqués. Ce sont essentiellement les impacts sur le métabolisme musculaire, la régulation de la microcirculation, le métabolisme glycémique et lipidique, les anomalies neurohormonales, qui ont été le mieux démontrés. Ils expliquent également l'amélioration des facteurs de risque cardiovasculaire par l'activité physique, au premier rang desquels l'hypertension artérielle et le diabète de type 2. Le groupe d'experts recommande de former les étudiants en médecine en intégrant à l'enseignement des études médicales un module spécifique sur l'activité physique dans la prise en charge des pathologies chroniques. Il préconise d'aborder cet aspect dans la formation continue des médecins généralistes et spécialistes confrontés au quotidien à des pathologies de l'appareil locomoteur et à la sédentarité (rhumatologues, cardiologues, pneumologues, orthopédistes, neurologues, gériatres, rééducateurs, médecins du sport). Grâce à l'activité physique, le patient gagne en durée et en qua- lité de vie, avec une diminution significative des coûts induits par la maladie, liée à un moindre recours aux hospitalisations et aux technologies diagnostiques et thérapeutiques. L'activité phy- sique est donc un élément essentiel de la prise en charge en fonction de l'évolution de la pathologie chronique. Le groupe d'experts recommande d'avoir recours à la Haute autorité de santé pour définir avec les professionnels concernés, la place de l'activité physique dans le parcours de soins . L'activité physique est par ailleurs un instrument essentiel de la réinsertion sociale et/ou professionnelle, ainsi que de l'autono- mie chez les patients atteints des incapacités les plus sévères. Le groupe d'experts recommande de former les étudiants para- médicaux (kinésithérapeutes, ergothérapeutes, infirmiers, diété- ticiens), les candidats au brevet d'État d'éducateur sportif, les étudiants des STAPS, sur les bénéfices et les modalités de l'acti- 124 Synthese(fascicule). fm Page 125 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations vité physique au cours des maladies chroniques. Il souligne l'intérêt de développer des enseignements complémentaires (masters, diplômes universitaires) dans le domaine. Par ailleurs, le groupe d'experts rappelle la nécessité de promou- voir de façon régulière une formation aux premiers gestes de réanimation cardio-respiratoire. DÉVELOPPER DE NOUVEAUX MOYENS POUR L'ACCOMPAGNEMENT DE LA PRISE EN CHARGE Il existe de nombreux lieux o une activité physique peut être organisée et éventuellement supervisée au cours des maladies chroniques : centres de rééducation avec des unités pouvant être spécialisées (pathologies cardiovasculaires, respiratoires, neuro- logiques, orthopédiques, obésité, diabète, troubles psychiques, conduites addictives), cabinets de kinésithérapie, salles de sport, locaux d'associations Le groupe d'experts recommande d'établir un répertoire des lieux et de définir dans ces différents lieux les possibilités et les modalités de prise en charge, en éta- blissant des niveaux de responsabilité et de compétence (forma- tion initiale et continue). Dans le parcours de soins du patient, le spécialiste en activité physique (à côté du kinésithérapeute, du diététicien. ) prend de plus en plus d'importance. Le groupe d'experts recommande de reconnatre et préciser cette fonction. Les modalités de prise en charge fondées sur l'activité physique au cours des maladies chroniques devraient donner lieu à des procédures de finance- ment par les caisses d'assurance maladie. Dans ce contexte, les réseaux multidisciplinaires et les associations de patients doivent jouer un rôle prépondérant. DÉFINIR DE MANIÈRE CONSENSUELLE LES MODALITÉS D'ACTIVITÉ PHYSIQUE QUI DEVRONT ÊTRE ENSUITE ADAPTÉES POUR CHAQUE PATIENT Les modalités d'activité physique reposent sur des connaissan- ces scientifiques qui restent encore incomplètes et sur des 125 Synthese(fascicule). fm Page 126 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé consensus établis par des sociétés savantes. Certains aspects sont encore insuffisamment précisés et laissent une large place à l'interprétation individuelle des préconisations. Quelques lignes générales peuvent cependant être énoncées. Le programme d'activité physique doit être adapté à chaque patient en fonction de ses capacités physiques et de ses goûts ; du type de pathologie et de sa gravité ; des conditions environ- nementales. Ce programme d'activité physique doit rechercher la plus grande efficacité dans la prévention secondaire et dans l'amélioration des capacités physiques, au moindre risque. En premier lieu, l'activité physique ne doit pas se limiter à l'organisation d'exercices spécifiques (par exemple de type gym- nique) mais doit reposer sur une gestion différente des activités quotidiennes, visant à privilégier les sollicitations de l'appareil locomoteur dans la vie courante (se déplacer à pied ou en vélo, prendre les escaliers plutôt que l'ascenseur). En cas d'incapa- cité motrice importante, il faut chaque fois que possible favori- ser le maintien d'une déambulation autonome par tout moyen thérapeutique (notamment la rééducation et/ou l'appareillage), en limitant si possible le recours aux suppléances techniques, par un fauteuil roulant électrique par exemple. Au-delà de ces aménagements de la vie courante, le groupe d'experts recommande une activité de type entranement physi- que quotidienne chaque fois que possible, pour une durée mini- male de 30 minutes. À défaut de pouvoir effectuer une session de cette durée, plusieurs séquences brèves peuvent être réparties au cours de la journée pour atteindre cette quantité minimum d'exercice par effet cumulatif. Le problème de l'intensité d'effort la plus appropriée reste posé. Les efforts violents, proches des capacités maximales doivent être proscrits dans la mesure o ce sont eux qui sont les plus sus- ceptibles de provoquer les complications cardiovasculaires les plus graves (infarctus du myocarde, troubles du rythme cardia- que). À l'inverse, des exercices d'intensité faible ne permettent pas de provoquer une sollicitation suffisante des systèmes cardiovasculaire, respiratoire, métabolique et neurohormonal. 126 Synthese(fascicule). fm Page 127 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations Un niveau modéré à moyen d'intensité est habituellement pré- conisé, entranant une bonne mise en jeu du métabolisme aéro- bie musculaire avec utilisation des graisses et des sucres disponibles dans l'organisme. Un équilibre est atteint lorsque le sujet mène sans difficulté et sans fatigue excessive, son effort, en restant en aisance respiratoire (parler de façon intelligible et tout en poursuivant son activité). La perception de la fatigue liée à l'exercice, le niveau d'essoufflement et la fréquence car- diaque sont les paramètres les plus facilement utilisables en pra- tique courante. Le groupe d'experts recommande un contrôle médical compor- tant notamment une évaluation de l'adaptation à l'effort afin d'une part, d'éliminer d'éventuelles contre-indications à l'exer- cice et d'autre part, d'en mieux définir les modalités. Par ailleurs, une prise en charge dans une unité de réadaptation peut être nécessaire afin de débuter dans les meilleures condi- tions le réentranement à l'effort. Cette réadaptation devrait être proposée prioritairement aux patients porteurs des atteintes les plus sévères. DÉFINIR AVEC LE PATIENT LES TYPES D'ACTIVITÉ PHYSIQUE QUI LUI CONVIENNENT Les types d'exercices possibles sont très variés et permettent de répondre habituellement à la grande diversité des situations et des motivations. Le patient doit être associé à l'élaboration de son programme de réadaptation ou de rééducation. Ce sont le plus souvent les efforts globaux aérobies (en endurance) qui permettent de solliciter des volumes musculaires importants avec des effets systémiques optimaux. L'exemple le plus aisé à mettre en œuvre est la marche (ou le vélo de route) dont les paramètres sont facilement ajustables en termes de vitesse, de pente et de durée. L'usage d'ergomètres variés (tapis roulant, bicyclette, manivelle, rameur, stepper) permet de se libérer des contraintes environnementales et d'assurer une activité régulière et bien calibrée. Ils ont par ailleurs l'intérêt de permet- tre de s'adapter à d'éventuelles déficiences associées : par exem- ple, utilisation d'un cycloergomètre à membres supérieurs chez 127 Synthese(fascicule). fm Page 128 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé un patient paraplégique. Le choix des ergomètres doit toutefois tenir compte des éventuels handicaps locomoteurs (exemple steppeur et pathologie de hanche ou de genou, rameur et certai- nes lombalgies). La durée de chaque exercice doit être suffisante pour provoquer une sollicitation efficace des différents systèmes de l'adaptation à l'effort. Une durée minimale de 15 minutes est préconisée, avec l'objectif d'atteindre habituellement 20 à 30 minutes. Un échauffement et une récupération active de 3 à 5 minutes sont conseillés afin d'éviter les variations brutales de fréquence cardiaque, de débit cardiaque, de tension artérielle, ainsi que de limiter les manifestations d'intolérance musculaire avec courba- tures. L'activité sportive individuelle peut représenter un complément voire une alternative. Elle doit se rapprocher des mêmes condi- tions techniques de mise en œuvre en apportant un caractère ludique supplémentaire (natation, golf, tai chi). La compéti- tion et les sports collectifs de niveau d'effort non contrôlé, ne pourront être autorisés que dans de rares cas et avec un enca- drement médical rigoureux, et en fonction de la pathologie. Le renforcement musculaire contre résistance, souvent qualifié de musculation , représente également un complément inté- ressant, car permettant de potentialiser les effets de l'entrane- ment global tout en variant les types d'exercices. Il est conseillé à une fréquence de 2 voire 3 séances par semaine, avec une sol- licitation des groupes musculaires de la racine des membres : abducteurs et abaisseurs de bras, fléchisseurs et extenseurs d'avant bras, fléchisseurs et extenseurs de hanches et genoux Les contractions de type dynamique, concentrique (raccourcis- sement du corps musculaire) et excentrique (allongement) en alternance, seront privilégiées car les contractions statiques (sans variation de longueur du muscle) augmentent les résistan- ces artérielles périphériques et réduisent l'oxygénation muscu- laire, par diminution du débit local et par augmentation de la pression au sein des loges musculaires. La résistance au mouvement doit favoriser le métabolisme oxy- datif musculaire tout en prévenant les accidents tendino- 128 Synthese(fascicule). fm Page 129 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations isocinétiques ou excentriques sont musculaires et se situer donc entre 50 et 60 % de la force mus- culaire maximale. Ceci suppose que cette force musculaire maximale soit préalablement évaluée ou que l'ajustement de la résistance soit effectué au cours d'une répétition de mouve- ments (habituellement une dizaine) qui doit être bien tolérée tout en entranant un travail musculaire perçu comme effectif par le patient. À noter que les effets des exercices spécifique- ment insuffisamment démontrés actuellement pour que leur pratique prédominante soit proposée. Les activités de type gymnique représentent un complément intéressant au renforcement musculaire qu'il soit global ou ana- lytique. Au-delà de leurs effets musculaires, elles permettent en effet d'améliorer la coordination et l'équilibre, ce qui est sou- vent utile chez les sujets âgés. Elles sont en cela un moyen essentiel de la prévention des chutes et donc de la traumatolo- gie de la personne âgée. Elles intègrent souvent des techniques d'étirements musculaires (stretching, contracter-relâcher) qui en réduisant ou en prévenant les raideurs péri-articulaires, faci- litent la gestuelle impliquant en particulier la ceinture pel- vienne et scapulaire. Il s'agit d'un moyen physique simple, susceptible d'améliorer l'état fonctionnel des patients avec des répercussions dans l'autonomie au quotidien (déambulation, utilisation des membres supérieurs, habillage, toilette, ramas- sage d'objet au sol) et dans le confort (contrôle de la douleur chez les rachialgiques). Il s'agit de mouvements gymniques habituellement lents, rythmés par une respiration ample et pro- fonde. L'exemple le plus validé est représenté par certains types de gymnastiques chinoises, telles que le tai chi et le qigong. Une composante de relaxation est souvent associée participant à la sensation de bien-être. L'activité physique est désormais incontournable comme traite- ment adjuvant au cours de la plupart des maladies chroniques. Le groupe d'experts recommande un programme à la carte pour chaque patient, permettant d'obtenir les résultats optimaux, à la fois sur l'évolution de ces pathologies et sur leurs conséquen- ces fonctionnelles, et ce au moindre risque. 129 Synthese(fascicule). fm Page 130 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé Développer des recherches Les programmes de recherche sur l'activité physique et les effets sur la santé sont encore peu développés en France. Il conviendrait donc d'informer les laboratoires de recherche des problématiques de l'activité physique et d'inciter les pou- voirs publics à lancer des appels d'offres thématiques (tels que ceux de l'Agence nationale de la recherche) pour combler le retard. PROMOUVOIR DES ÉTUDES LONGITUDINALES INCLUANT DES OUTILS DE MESURE VALIDÉS DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE ET DES FACTEURS D'ENVIRONNEMENT La qualité de la mesure de l'activité physique est un pré-requis indispensable dont dépend la qualité des résultats obtenus et des interprétations qui en sont faites. L'activité physique est une notion polymorphe, sa mesure et son évaluation tendent à être d'autant plus compliquées et difficiles qu'elle est impor- tante et variée. De ce fait, il est important de contribuer au développement et à la validation d'outils de mesure de l'activité physique en population générale prenant en compte ses diffé- rentes dimensions ou contextes (loisir, travail, domestique, transport) et d'en déterminer leur impact respectif. Le groupe d'experts recommande l'utilisation combinée de méthodes déclaratives (questionnaire) et de méthodes objectives (comp- teurs de mouvement) en vue de recueillir l'ensemble des para- mètres rendant compte de l'activité physique dans le cadre des études épidémiologiques en population générale ou dans des groupes spécifiques. S'il est aujourd'hui largement admis que l'activité physique est bénéfique à la santé, il est plus difficile d'identifier les facteurs prédictifs (individuels, environnementaux. ) du maintien à long terme de cette activité. En effet, il est non seulement indispensable d'inciter les sujets à pratiquer une activité physi- que mais surtout de s'assurer du maintien de celle-ci au cours du temps afin d'obtenir les bénéfices escomptés. Des recherches en 130 Synthese(fascicule). fm Page 131 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations ce sens sont donc indispensables. De plus, la perception qu'a l'individu de son environnement (social, physique) a un impact sur son niveau d'activité physique. Ainsi, pour compléter les instruments de mesure de l'activité physique, les experts recom- mandent de développer et de valider des outils de mesure des facteurs d'environnement associés à l'activité physique (facteurs objectifs et perçus). Afin de mieux préciser la nature des relations entre activité physique et santé, la mise en place d'études longitudinales ou d'essais contrôlés est nécessaire. Ainsi, il serait également sou- haitable que ces mesures d'activité physique et d'environne- ment soient systématiquement incluses dans les études de cohortes existantes ou à venir. En effet, l'étude des relations entre activité physique habituelle et facteurs environnemen- taux est un domaine encore peu exploré en France. L'ensemble de ces études contribueraient d'une part, à montrer l'influence de la pratique physique au cours de la vie, ou au cours de pério- des spécifiques de la vie, sur l'état de santé et la qualité de vie et d'autre part, à établir des recommandations sur la pratique des activités physiques en fonction de l'âge et des capacités physi- ques à maintenir ou à développer. COORDONNER LE RECUEIL D'INFORMATIONS SUR LES ACTIVITÉS PHYSIQUES ET ÉVALUER LES ACTIONS DE PROMOTION Les données sur l'activité physique des populations en France sont insuffisantes et très hétérogènes. En première intention, le groupe d'experts recommande de procéder à un état des lieux des données disponibles sur la pratique des activités physiques et sportives, de mettre en place une coordination afin de suivre leur évolution et de permettre la planification d'actions de pro- motion de l'activité physique ciblées. D'après les enquêtes examinées, la qualité de l'environnement semble un facteur incitatif pour l'activité physique habituelle. Par ailleurs, quelques analyses montrent que les variables socio- logiques caractérisant les individus (par exemple le niveau d'étude, le niveau culturel) prévalent sur la variable contex- 131 Synthese(fascicule). fm Page 132 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé tuelle (l'environnement). Les études visant à identifier les rela- tions entre environnement construit et habitudes d'activité physique (au niveau individuel) sont encore récentes, et peu développées particulièrement en France. Le groupe d'experts recommande des travaux approfondis et détaillés sur l'éventail des motivations relatives aux activités physiques et tout particulièrement celles qui pourraient prendre place au niveau des déplacements quotidiens des personnes. Ces études pourront être utiles dans le cadre de la mise en place de stratégies de planification urbaine et d'aménagement du ter- ritoire favorisant l'activité physique au quotidien. Dans une approche systématique, la question clé est non seule- ment de comprendre les déterminants des comportements d'activité physique, mais également la communication sur les principes et les mécanismes de la promotion de la santé à tra- vers l'activité physique. Le groupe d'experts recommande d'étu- dier l'enchanement des différents niveaux de promotion de la santé par l'activité physique et le sport qui commence par un processus de mise en œuvre de programmes ou politiques de santé et qui aboutit à une modification effective de l'état de santé des individus. Il souligne l'importance de l'évaluation tant de l'impact des interventions que de la mise en place des actions, sans oublier l'évaluation du rapport coût-bénéfice de ces actions. PROMOUVOIR DES ÉTUDES EN ÉCONOMIE DE LA SANTÉ ET EN SOCIOLOGIE L'inactivité physique apparat comme une des causes de déve- loppement de pathologies chroniques. L'évaluation de son coût pour le système de santé en France renforcerait l'intérêt de promouvoir l'activité physique dans la prévention et le traite- ment de ces maladies. Parallèlement, l'évaluation du rapport coût/bénéfices de différentes interventions pour augmenter le niveau habituel d'activité physique en population s'avère indis- pensable. Plus spécifiquement, il apparat très important d'étu- dier le rapport coût/efficacité de la prise en charge des 132 Synthese(fascicule). fm Page 133 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations pathologies chroniques par l'activité physique. Le groupe d'experts recommande la mise en place d'études en économie de la santé qui devraient contribuer à valider les différentes inter- ventions en prévention et traitement des maladies chroniques. De même, le développement de recherches en sociologie notamment sur la place du patient dans le système de prescription/suivi de l'activité physique semble incontour- nable en vue d'organiser une prise en charge optimale des patients. il parat MIEUX DÉFINIR LES CARACTÉRISTIQUES DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE ET LA DÉPENSE ÉNERGÉTIQUE CHEZ LES PATIENTS, ET ÉTUDIER LES EFFETS À MOYEN ET LONG TERME L'activité physique faisant partie intégrante de la prise en charge de nombreuses pathologies (cardiovasculaire, endocri- nienne, respiratoire, mais également neurologique, rhumatis- male, cancéreuses, psychiques), indispensable d'évaluer des protocoles précis orientés vers l'entretien ou le développement de la force ou de l'endurance (voire des proto- coles mixtes), qui seront obligatoirement différents en fonction de la pathologie. À ce jour, ces informations sont le plus sou- vent manquantes. Le groupe d'experts recommande de mieux définir les caractéristiques de l'activité physique (intensité, fré- quence) pour déterminer l'effet (dose-réponse) sur différentes populations à risque et en fonction du type de pathologie. Il recommande d'étudier les effets bénéfiques versus les effets délétères en fonction de l'intensité de l'activité physique, dans les différentes maladies. Cependant, il est difficile d'évaluer les intensités d'exercice lors de la pratique sur le terrain. À ce jour, les méthodes d'évaluation de l'intensité des exercices sont complexes ou non validées. Le groupe d'experts recommande la mise au point de modes de recueil simplifiés mais reproductibles, permettant d'évaluer la dépense énergétique. Un premier travail pourrait concerner l'appréciation de la vitesse de marche, et donc de la dépense énergétique, via l'utilisation des GPS (Global Positioning System), 133 Synthese(fascicule). fm Page 134 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé et la transmission à distance de ces informations pour un meilleur suivi des patients. Toute prise en charge d'un patient, dans le cadre de sa patholo- gie, nécessite de connatre parfaitement cette dernière, et d'apprécier les limites de l'exercice physique en conséquence (poussée inflammatoire éventuelle, effets secondaires de cer- tains médicaments, par exemple). Il apparat donc primordial, au groupe d'experts, de mettre en place des protocoles de suivi de ces patients, pour mieux apprécier les effets à moyen et long terme des activités physiques, incluant la formation de réseaux de compétence (médecins, paramédicaux, spécialistes d'acti- vité physique et sportive), qui pourront ainsi partager régulière- ment leur expertise et améliorer la qualité de la prise en charge des patients. ÉTUDIER DES PROTOCOLES D'ACTIVITÉ PHYSIQUE ADAPTÉS À CERTAINES POPULATIONS À ce jour, nous manquons de protocoles précis proposant une activité physique adaptée aux personnes handicapées (handica- pés mentaux et moteurs) et répondant aux souhaits des patients. Il faudrait étudier l'impact de ces protocoles sur l'acquisition de compétences (coordinations, développement cognitif, affectif, social). Il parat nécessaire de pouvoir éla- borer des programmes d'activités physiques diversifiés dans leurs objectifs (développement de la coordination, de la force, de l'endurance, de l'autonomie), et de pouvoir les comparer sur des populations ciblées pour juger objectivement de leur effica- cité. Le groupe d'experts recommande de développer des expé- riences pilotes comparant différents protocoles avant de les proposer à une large population. Dans le même ordre d'idée, le groupe d'experts recommande la mise en place de protocoles de suivi de patients présentant des troubles psychiques, des personnes isolées, parfois âgées, soumi- ses à des difficultés psychosociologiques car on assiste souvent à un abandon rapide des programmes d'activité physique, par manque d'encadrement et de motivation. 134 Synthese(fascicule). fm Page 135 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations ÉTUDIER DES PROGRAMMES DE PRÉVENTION DES ACCIDENTS ET DES DOMMAGES POUR LA SANTÉ Certaines pratiques sportives, même de loisir, augmentent les probabilités de blessures, ce qui pour certaines d'entre elles, n'est pas sans retentissement sur les coûts, en termes d'écono- mie de santé. C'est notamment le cas, très fréquent, des ruptu- res du ligament croisé antéro-externe, tout particulièrement chez la femme. Il parat donc urgent de proposer à des popula- tions d'adultes jeunes des programmes de prévention de ces accidents, qui ont déjà fait leurs preuves sur des populations et des sports ciblés, et de les élargir à d'autres pratiques sportives. Le but étant double : d'une part, diminuer le nombre d'inter- ventions chirurgicales et d'arrêt de travail, d'autre part, limiter l'évolution vers l'arthrose du genou à moyen et long termes. La pratique sportive intensive peut conduire à des conduites addictives, au retentissement psychologique (investissement exclusif de l'entranement désorganisant la vie professionnelle et familiale, augmentation de la tolérance à son exercice, pour- suite irrépressible de son activité avec déni, en cas de blessure ou de maladie, contrôle obsessionnel de son poids) et somati- que (fatigue, syndrome dépressif, troubles du sommeil) particu- lièrement sensible à l'arrêt de l'activité, constituant un véritable syndrome de sevrage. Le groupe d'experts recom- mande de mener des travaux dans ce domaine afin d'identifier des facteurs de vulnérabilité et des charges d'entranement sus- ceptibles d'induire ces troubles en fonction de l'âge, du sexe et du type de pratique. Il recommande de poursuivre les études sur les mécanismes de l'addiction à l'activité physique. Sont-ils les mêmes que pour l'addiction aux substances ? DÉVELOPPER DES RECHERCHES SUR L'EFFET DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE SUR LES MALADIES MÉTABOLIQUES Il est bien démontré que le niveau d'activité physique exerce une influence sur la prévalence des maladies métaboliques (obésité, diabète de type 2 et syndrome métabolique). Les 135 Synthese(fascicule). fm Page 136 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé mécanismes sont en partie élucidés, les faits les mieux établis reposent sur l'amélioration de la sensibilité à l'insuline. Cepen- dant, de nombreuses questions se posent concernant les interac- tions entre la physiologie du tissu adipeux, la réponse à l'entranement et les facteurs de risque. La surcharge pondérale seule ne rend pas compte de la totalité du risque cardiovascu- laire lié à l'obésité, et l'exercice physique semble exercer un effet protecteur qui ne se résume pas à l'action sur la réduction de la masse grasse. On peut illustrer ce point en soulignant l'émergence d'un concept récent attribuant au tissu adipeux un rôle sur la production d'un état inflammatoire par le biais de différentes cytokines, cet état serait en partie responsable des facteurs de risque. Le groupe d'experts recommande de poursui- vre les études qui permettront d'appréhender les liens de causa- lité entre l'obésité, la sédentarité et les facteurs de risque avec pour corollaire les limites d'efficacité de l'augmentation du niveau d'activité physique, et le niveau de réponse. De façon plus générale, l'adipocyte est de plus en plus considéré comme une cellule sécrétant des messagers et qui assure de ce fait une fonction quasiment endocrine. Le rôle de l'exercice physique sur cette fonction mérite d'être étudié. DÉVELOPPER DES ÉTUDES SUR L'EFFET DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE SUR LA PRÉVENTION DES MALADIES CARDIAQUES De nombreux travaux ont montré que l'entranement physique réduisait la morbidité et la mortalité cardiaque par une action sur les facteurs de risque tels que le profil lipoprotéique, la ten- sion artérielle, la coagulation et la physiologie de l'endothé- lium. En plus de ces actions, l'entranement physique assure une cardioprotection spécifique contre les dommages cardiaques des épisodes d'ischémie reperfusion observés lors de la maladie coronaire. Pour progresser dans la compréhension et le traite- ment des lésions cardiaques résultant des épisodes d'ischémie reperfusion, des recherches sont nécessaires dans le domaine de l'effet cardioprotecteur spécifique de l'entranement physique. Ces recherches doivent porter sur l'action de l'entranement physique sur les fonctions des mitochondries cardiaques et la 136 Synthese(fascicule). fm Page 137 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations protection contre la production de radicaux libres. L'entrane- ment physique semble également réduire l'apoptose des cellules cardiaques par des mécanismes mal connus qui mériteraient d'être approfondis. Par ailleurs, il a été émis l'hypothèse que les phénomènes de signalisation partant du sarcolemme sont modi- fiés par l'exercice musculaire. Le groupe d'experts recommande de promouvoir des travaux sur ces différentes pistes qui permet- traient de progresser dans la prise en charge des lésions cardia- ques induites par l'ischémie. DÉVELOPPER DES RECHERCHES SUR LES MÉCANISMES EN LIEN AVEC LE CANCER Quels sont les mécanismes de l'effet protecteur de l'activité phy- sique régulière en prévention primaire du cancer ? En préven- tion secondaire ? Sur la tolérance au traitement (mécanismes de l'effet de l'activité physique régulière sur la diminution de la fatigue) ? Il est bien démontré que l'exercice physique agit sur un ensemble d'axes hormonaux impliqués dans les mécanismes des cancers tels que les hormones stéroïdiennes ou l'axe des somatomédines. En revanche, les relations entre ces modifica- tions et les protéines agissant sur la croissance et la différencia- tion cellulaire telles que p53 méritent d'être précisées. Le groupe d'experts recommande d'approfondir les mécanismes suscepti- bles d'intervenir dans l'effet préventif et curatif (en association au traitement) de l'activité physique sur certains cancers. DÉVELOPPER DES RECHERCHES EN LIEN AVEC LE VIEILLISSEMENT ET LA SARCOPÉNIE Le vieillissement se traduit par une diminution globale de l'aptitude physique à la fois sur le plan métabolique, cardiovas- culaire et de la fonction contractile des muscles. Il est bien démontré aujourd'hui que l'entranement physique peut réduire cette diminution en agissant sur les capacités d'endurance ou de force musculaire. Par ailleurs, les déterminants moléculaires de la réponse du muscle squelettique et du myocarde à l'entrane- ment physique font l'objet de nombreuses études et permettent 137 Synthese(fascicule). fm Page 138 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé d'établir une hiérarchie des mécanismes de réponse à l'entrane- ment en endurance ou en force. D'un côté, l'entranement en endurance augmente les capacités oxydatives du muscle ; de l'autre, l'entranement en force se traduit par une stimulation des mécanismes moléculaires de la croissance musculaire. Des données récentes montrent que ces deux voies de réponse à l'entranement peuvent soit coopérer soit s'inhiber mutuelle- ment. La connaissance des mécanismes permet de préciser la meilleure association entre l'entranement en endurance ou en force pour un résultat optimal sur le plan des fonctions muscu- laires. L'étude des mécanismes moléculaires de la réponse aux différents types d'entranement est nécessaire lors des processus de vieillissement afin de préciser la nature des plans d'entrane- ment les plus efficaces. Une des conséquences les plus pénali- santes du vieillissement pour les fonctions locomotrices est l'atrophie musculaire. Les mécanismes mis en jeu dans la pré- vention de l'atrophie musculaire par l'entranement physique sont mal connus. Le groupe d'experts recommande de préciser les relations entre les voies de dégradation et les voies de la régénération, voire de néosynthèse, des fibres musculaires. Ce type d'étude doit être mené pour les différentes étapes du vieillissement, en associant les paramètres d'apport nutritif aux différentes modalités d'entranement physique. DÉVELOPPER DES RECHERCHES SUR LES MÉCANISMES D'ACTION DE L'ACTIVITÉ PHYSIQUE SUR LES FONCTIONS CÉRÉBRALES ET LA SANTÉ MENTALE Il est démontré que l'activité physique influence la plasticité synaptique et la neurogenèse. Il a été établi par ailleurs une action sur les différents neuromédiateurs impliqués dans la régu- lation des comportements. Enfin, il est établi que l'exercice physique augmente le débit sanguin cérébral. En revanche, le lien fonctionnel entre ces différents facteurs du fonctionnement cérébral et l'action préventive sur certaines pathologies menta- les comme la dépression ou les pathologies cognitives du vieillissement n'est pas établi. La connaissance de ces relations permettrait de préciser les modalités d'entranement physique 138 Synthese(fascicule). fm Page 139 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Recommandations les plus efficaces pour chaque type de prévention. On peut éga- lement classer dans les propositions de recherche sur la préven- tion des maladies de la sphère comportementale, les études sur les relations entre l'activité physique et les mécanismes biologi- ques du sommeil et des rythmes nycthéméraux. L'activité physi- que agit comme un puissant synchroniseur des rythmes biologiques avec de multiples conséquences sur les comporte- ments. Les mécanismes au niveau moléculaire sont encore mal connus et méritent des études pour établir des recommanda- tions dans le domaine de la santé mentale. PROPOSER DES ÉTUDES SUR LE RÔLE DES TISSUS DE SOUTIEN SUR LE MÉTABOLISME ÉNERGÉTIQUE Il semble nécessaire d'établir un état des lieux sur l'existence d'un effet dose et l'existence d'un effet seuil sur les mécanismes de la réponse biologique à l'activité physique régulière des tissus de soutien, os et muscle, en relation avec les systèmes de régula- tion du débit énergétique. Les tissus de soutien enregistrent le niveau des contraintes mécaniques et métaboliques par le biais de récepteurs spécifiques. Il vient d'être récemment démontré que l'os peut réguler le métabolisme énergétique par le biais de l'ostéocalcine. Ce médiateur du métabolisme osseux qui réagit aux contraintes mécaniques est capable de réduire la lipogenèse et de réguler le métabolisme glucidique en agissant sur la sécré- tion d'insuline et d'adiponectine. Par ailleurs, il a été démontré que l'entranement physique agit sur l'ostéocalcine. Il semble donc logique de proposer l'étude de l'action des contraintes mécaniques subies par l'os sur la régulation du métabolisme en réponse à l'entranement. Par ailleurs, le niveau de développe- ment des tissus de soutien reflète l'ensemble des contraintes mécaniques imposées par l'exercice physique, on peut penser qu'il existe un lien fonctionnel entre le développement des structures et leur fourniture énergétique. Le groupe d'experts préconise d'approfondir la connaissance de ces mécanismes, ce qui conduirait à préciser le type d'activités physiques permet- tant le meilleur développement des structures de soutien pour la meilleure adaptation énergétique. 139 Synthese(fascicule). fm Page 140 Friday, March 7, 2008 11 : 24 AM Activité physique Contextes et effets sur la santé ÉTUDIER LA PRÉDICTIBILITÉ DE LA RÉPONSE BIOLOGIQUE Les résultats de plusieurs études montrent que la réponse à l'entranement physique en général est influencée par le patri- moine génétique. Par ailleurs, il semble que la réponse à un type d'activité spécifique puisse moduler l'expression de génotype prédisposant à des facteurs pathologiques. Ce type d'effet n'a été envisagé que pour un nombre restreint d'interactions entre type d'entranement physique et facteurs de risque. À titre d'exemple, on peut citer les effets protecteurs de l'entranement en endurance sur le risque de développer une hypertension arté- rielle alors que l'entranement dans les activités de force/vitesse ne semble pas avoir le même impact. À partir des données épi- démiologiques bien établies, le groupe d'experts recommande d'étudier les mécanismes d'action et la prédictibilité de la réponse à un type d'entranement donné. 140 Annexe(fascicule). fm Page 141 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Annexe ANNEXE Expertise collective Inserm : éléments de méthode L'Expertise collective Inserm22 apporte un éclairage scientifique sur un sujet donné dans le domaine de la santé à partir de l'analyse critique et de la synthèse de la littérature scientifique internationale. Elle est réalisée à la demande d'institutions sou- haitant disposer des données récentes issues de la recherche utiles à leurs processus décisionnels en matière de politique publique. L'Expertise collective Inserm doit être considérée comme une étape initiale, nécessaire mais le plus souvent non suffisante, pour aboutir aux prises de décision. Les conclusions apportées par les travaux d'expertise collective contribuent, mais ne peuvent se substituer, au débat des professionnels con- cernés ou au débat de société si les questions traitées sont parti- culièrement complexes et sensibles. L'Expertise collective Inserm peut être complétée, à la demande d'un commanditaire, par une expertise opérationnelle qui s'intéresse à l'application des connaissances et recommanda- tions en tenant compte de facteurs contextuels (programmes existants, structures, acteurs, formations). Ce type d'expertise sollicite la participation d'acteurs de terrain susceptibles de répondre aux aspects de faisabilité, de représentants d'adminis- trations ou institutions chargées de promouvoir les applications dans le domaine concerné, d'experts ayant participé aux exper- tises, de représentants d'associations de patients. La mise en commun de cultures et d'expériences variées permet une appro- che complémentaire à l'expertise collective dans un objectif d'opérationnalité. De même, différents travaux (recommanda- tions de bonnes pratiques, audition publique) conduits sous l'égide de la Haute autorité de santé (HAS) peuvent faire suite à une expertise collective Inserm. 22. Label déposé par l'Inserm 141 Annexe(fascicule). fm Page 142 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Activité physique Contextes et effets sur la santé L'expertise collective est une mission de l'Inserm depuis 1994. Une soixantaine d'expertises collectives ont été réalisées dans de nombreux domaines de la santé. L'Institut est garant des conditions dans lesquelles l'expertise est réalisée (exhaustivité des sources documentaires, qualification et indépendance des experts, transparence du processus). Le Centre d'expertise collective Inserm organise les différentes étapes de l'expertise depuis la phase d'instruction jusqu'aux aspects de communication du rapport avec le concours des ser- vices de l'Inserm. L'équipe du Centre d'expertise collective constituée d'ingénieurs, de chercheurs et d'un secrétariat assure la recherche documentaire, la logistique et l'animation des réunions d'expertise, et contribue à la rédaction scientifi- que et à l'élaboration des produits de l'expertise. Des échanges réguliers avec d'autres organismes publics (EPST) pratiquant le même type d'expertise collective ont permis de mettre en place des procédures similaires. Instruction de la demande La phase d'instruction permet de définir la demande avec le commanditaire, de vérifier qu'il existe bien une littérature scientifique accessible sur la question posée et d'établir un cahier des charges qui précise le cadrage de l'expertise (état des lieux du périmètre et des principales thématiques du sujet), sa durée et son budget à travers une convention signée entre le commanditaire et l'Inserm. Au cours de cette phase d'instruction sont également organi- sées par l'Inserm des rencontres avec les associations de patients pour prendre connaissance des questions qu'elles souhaitent voir traitées et des sources de données dont elles disposent. Ces informations seront intégrées au programme scientifique de l'expertise. Pour certains sujets, un échange avec des partenaires industriels s'avère indispensable pour avoir accès à des données complémentaires inaccessibles dans les bases de données. 142 Annexe(fascicule). fm Page 143 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Annexe Mise en place d'un comité de suivi et d'une cellule d'accompagnement de l'expertise Un comité de suivi constitué de représentants du commandi- taire et de l'Inserm est mis en place. Il se réunit plusieurs fois au cours de l'expertise pour suivre la progression du travail des experts, évoquer les difficultés éventuelles rencontrées dans le traitement des questions, veiller au respect du cahier des char- ges et examiner d'éventuels nouveaux éléments du contexte réglementaire et politique utiles pour le travail en cours. Le comité est également réuni en fin d'expertise pour la pré- sentation des conclusions de l'expertise avant l'établissement de la version finale du rapport. Pour les expertises traitant de sujets sensibles, une cellule d'accompagnement est également mise en place qui réunit des représentants de la Direction générale de l'Inserm, du conseil scientifique, du comité d'éthique de l'Inserm, du département de la communication, des chercheurs en sciences humaines et sociales et des spécialistes d'histoire des sciences. Cette cellule a pour rôle de repérer au début de l'expertise les problémati- ques susceptibles d'avoir une forte résonance pour les profes- sionnels concernés et pour la société civile et de suggérer l'audition de professionnels des domaines connexes, de repré- sentants de la société civile et d'associations de patients. En bref, il s'agit de prendre la mesure de la perception que les différents destinataires pourront avoir de l'expertise. Avant la publication de l'expertise, la cellule d'accompagnement porte une attention particulière à la façon dont la synthèse et les recommandations sont rédigées incluant si nécessaire l'expres- sion de différents points de vue. En aval de l'expertise, la cel- lule a pour mission de renforcer et d'améliorer la diffusion des résultats de l'expertise en organisant par exemple des colloques ou séminaires avec les professionnels du domaine et les acteurs concernés ou encore des débats publics avec les représentants de la société civile. Ces échanges doivent permettre une meilleure compréhension et une appropriation de la connais- sance issue de l'expertise. 143 Annexe(fascicule). fm Page 144 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Activité physique Contextes et effets sur la santé Réalisation de la recherche bibliographique Le cahier des charges, établi avec le commanditaire, est traduit en une liste exhaustive de questions scientifiques correspondant au périmètre de l'expertise avec l'aide de scientifiques référents du domaine appartenant aux instances de l'Inserm. Les ques- tions scientifiques permettent d'identifier les disciplines concer- nées et de construire une arborescence de mots clés qui servira à une interrogation systématique des bases de données biomédi- cales internationales. Les articles et documents sélectionnés en fonction de leur pertinence pour répondre aux questions scien- tifiques constituent la base documentaire qui sera transmise aux experts. Il sera demandé à chacun des membres du groupe de compléter tout au long de l'expertise cette base documentaire. Des rapports institutionnels (parlementaires, européens, inter- nationaux), des données statistiques brutes, des publications émanant d'associations et d'autres documents de littérature grise sont également repérés (sans prétention à l'exhaustivité) pour compléter les publications académiques et mis à la disposi- tion des experts. Il leur revient de prendre en compte, ou non, ces sources selon l'intérêt et la qualité des informations qu'ils leur reconnaissent. Enfin, une revue des principaux articles de la presse française est fournie aux experts au cours de l'expertise leur permettant de suivre l'actualité sur le thème et sa traduc- tion sociale. Constitution du groupe d'experts Le groupe d'experts est constitué en fonction des compétences scientifiques nécessaires à l'analyse de l'ensemble de la biblio- graphie recueillie et à la complémentarité des approches. L'Expertise collective Inserm étant définie comme une analyse critique des connaissances académiques disponibles, le choix des experts se fonde sur leurs compétences scientifiques, attes- tées par leurs publications dans des revues à comité de lecture et la reconnaissance par leurs pairs. La logique de recrutement des experts fondée sur leur compétence scientifique et non leur 144 Annexe(fascicule). fm Page 145 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Annexe connaissance du terrain est à souligner, dans la mesure o il s'agit d'une source récurrente de malentendus lors de la publica- tion des expertises. Les experts sont choisis dans l'ensemble de la communauté scientifique française et internationale. Ils doivent être indé- pendants du partenaire commanditaire de l'expertise et de grou- pes de pression reconnus. La composition du groupe d'experts est validée par la Direction générale de l'Inserm. Plusieurs scientifiques extérieurs au groupe peuvent être sollici- tés pour apporter ponctuellement leur contribution sur un thème particulier au cours de l'expertise. Le travail des experts dure de 12 à 18 mois selon le volume de littérature à analyser et la complexité du sujet. Première réunion du groupe d'experts Avant la première réunion, les experts reçoivent un document explicatif de leur mission, le programme scientifique (les ques- tions à traiter), le plan de travail, la base bibliographique de l'expertise établie à ce jour ainsi que les articles qui leur sont plus spécifiquement attribués selon leur champ de compétence. Au cours de la première réunion, le groupe d'experts discute la liste des questions à traiter, la complète ou la modifie. Il exa- mine également la base bibliographique et propose des recher- ches supplémentaires pour l'enrichir. Analyse critique de la littérature par les experts Au cours des réunions, chaque expert est amené à présenter oralement son analyse critique de la littérature sur l'aspect qui lui a été attribué dans son champ de compétence en faisant la part des acquis, incertitudes et controverses du savoir actuel. Les questions, remarques, points de convergence ou de diver- gence suscités par cette analyse au sein du groupe sont pris en considération dans le chapitre que chacun des experts rédige. 145 Annexe(fascicule). fm Page 146 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Activité physique Contextes et effets sur la santé Le rapport d'analyse, regroupant ces différents chapitres, reflète ainsi l'état de l'art dans les différentes disciplines concernées par le sujet traité. Les références bibliographiques utilisées par l'expert sont citées au sein et en fin de chapitre. Synthèse et recommandations Une synthèse reprend les grandes lignes de l'analyse de la litté- rature et en dégage les principaux constats et lignes de force. Certaines contributions d'intervenants extérieurs au groupe peuvent être résumées dans la synthèse. Cette synthèse est plus spécifiquement destinée au commandi- taire et aux décideurs dans une perspective d'utilisation des con- naissances qui y sont présentées. Son écriture doit donc tenir compte du fait qu'elle sera lue par des non scientifiques. Dès la publication du rapport, cette synthèse est mise en ligne sur le site Web de l'Inserm. Elle fait l'objet d'une traduction en anglais qui est accessible sur le site du NCBI/NLM (National Center for Biotechnology Information de la National Library of Medecine) et Sinapse (Scientific INformAtion for Policy Support in Europe, site de la Commission Européenne). À la demande du commanditaire, certaines expertises collectives s'accompagnent de recommandations . Deux types de recommandations sont formulés par le groupe d'experts. Des principes d'actions qui s'appuient sur un référentiel scientifi- que validé pour définir des actions futures en santé publique (essentiellement en dépistage, prévention et prise en charge) mais qui en aucun cas ne peuvent être considérés comme des recommandations opérationnelles dans la mesure o les élé- ments du contexte économique ou politique n'ont pas été pris en compte dans l'analyse scientifique. Des axes de recherche sont également proposés par le groupe d'experts pour combler les lacunes de connaissances scientifiques constatées au cours de l'analyse. Là encore, ces propositions ne peuvent être considé- rées comme des recherches prioritaires sans une mise en perspective qu'il revient aux instances concernées de réaliser. 146 Annexe(fascicule). fm Page 147 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM Annexe Lecture critique du rapport et de la synthèse par des grands lecteurs Pour certaines expertises traitant de sujets sensibles, une note de lecture critique est demandée à plusieurs grands lecteurs choisis pour leurs compétences scientifiques ou médicales, exer- çant des fonctions d'animation ou d'évaluation dans des pro- grammes de recherche français ou européens ou encore participant à des groupes de travail ministériels. De même, le rapport et la synthèse (et recommandations) peuvent être soumis à des personnalités ayant une bonne connaissance du terrain et susceptibles d'appréhender les enjeux socioécono- miques et politiques des connaissances (et propositions) qui sont présentées dans l'expertise. Présentation des conclusions de l'expertise et mise en débat Un séminaire ouvert à différents milieux concernés par le thème de l'expertise (associations de patients, associations pro- fessionnelles, syndicats, institutions) permet une première mise en débat des conclusions de l'expertise. C'est à partir de cet échange que peut être établie la version finale du document de synthèse intégrant les différents points de vue qui se sont exprimés. 147 Annexe(fascicule). fm Page 148 Thursday, March 6, 2008 4 : 31 PM bon de commande activité physique fascicule. fm Page 1 Wednesday, March 5, 2008 4 : 23 PM POUR COMMANDER L'OUVRAGE Activité physique Contextes et effets sur la santé Éditions Inserm, mars 2008, 832 pages, 60 Collection Expertise collective ISBN 978-2-85598-862-4 Librairies spécialisées Lavoisier Pour tout renseignement : Inserm Département de l'information scientifique et de la communication 101, rue de Tolbiac 75654 Paris Cedex 13 Tél : 01 44 23 60 78 Fax : 01 44 23 60 69 maryse. cournut@inserm. fr Imprimé par JOUVE, 11, boulevard de Sébastopol, 75001 PARIS N 451954C Dépôt légal : Mars 2008 | HAL | Scientific |
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Introduction Les gastroentérites aigus (GEA) surviennent essentiellement de novembre à avril avec un pic hivernal qui coïncide, souvent en France, avec celui des bronchiolites à virus syncytial respiratoire et des grippes et qui, comme l'indique l'avis du Conseil supérieur d'hygiène publique de France, Chaque année, () met régulièrement en difficulté les systèmes de soins pédiatriques français Des travaux ont été conduits pour évaluer la charge de travail qui en résulte pour les hôpitaux à partir des données issus du PMSI , mais les groupes homogènes de malades ne portent que sur les GEA hospitalisées et correspondent à des agrégats portant sur l'ensemble des biens et services médicaux et paramédicaux consommés au cours de l'hospitalisation dans les différents services o l'enfant a été pris en charge De ce fait, ils n'apportaient que des informations très indirectes sur les contraintes professionnelles supportées au niveau des services d'urgences qui restaient à compléter L'objectif principal de cette étude était d'évaluer, spécifiquement en période d'épidémie hivernale, la charge de travail médical et paramédical induite par les GEA au niveau des services d'urgences pédiatriques Matériel et méthodes Cette étude observationnelle, prospective, multicentrique, a été menée dans 23 services d'urgences pédiatriques répartis sur l'ensemble de la France du 10 février 2007 au 30 avril 2007 Chaque service devait inclure les 25 premiers enfants de moins de cinq ans se présentant pour une GEA La GEA était définie par l'émission d'au moins trois selles plus molles que d'habitude sur une période de 24heures avec ou sans vomissement Ces symptômes devaient être présents depuis moins de sept jours Les enfants présentant une GEA en relation avec des maladies intestinales chroniques telles qu'une maladie cœliaque, une maladie de Hirschprung ou de Crohn, une GEA d'origine iatrogène ou une GEA pour laquelle la relation avec une intoxication alimentaire apparaissait fortement probable ne pouvaient être inclus dans l'étude Cette étude ne modifiait pas les modalités de prise en charge des enfants Pour chaque enfant inclus, une fiche de recueil était remplie sous la responsabilité d'un praticien hospitalier pédiatre qui organisait le recueil de l'information avec les membres de l'équipe de soins Les éléments suivants étaient recueillis : les horaires d'arrivée aux urgences ; la prise en charge de l'enfant ; les caractéristiques sociodémographiques et cliniques, modalités de prise en charge (avant consultation aux urgences, aux urgences et à la sortie des urgences) ; le temps médical et paramédical nécessaire à la prise en charge aux urgences ; la durée globale du séjour aux urgences et la nécessité d'un arrêt de travail des parents pour venir à la consultation et/ou pour s'occuper de l'enfant après la consultation Une fiche relative aux caractéristiques de chaque service devait être également remplie : effectifs médicaux et paramédicaux, mode de fonctionnement L'ensemble de ces données était recueilli de manière strictement anonyme Les descriptions des variables ont été réalisées par effectifs et fréquences calculées sur le dénominateur hors données manquantes pour les variables qualitatives ; par médiane, moyenne, écart-type pour les variables quantitatives Dans la rédaction des résultats portant sur les données temporelles telles que l'âge ou les durées de prise en charge, les données ont été exprimées en médianes plutôt qu'en moyennes plus sensibles aux valeurs extrêmes L'analyse de l'étude a porté sur l'influence des critères démographiques du patient, de son heure d'arrivée aux urgences, de la symptomatologie de la GEA (nombre de diarrhées, de vomissements, signes de déshydratation, troubles du comportement), sur les temps d'attente et de prise en charge (médical, paramédical et total) L'influence des effectifs du service a également été analysée Ces analyses ont été réalisées par des analyses de variance pour les variables quantitatives et par des tests du khi 2 pour les variables qualitatives ou par l'équivalent non paramétriques, test de Wilcoxon ou test exact de Fisher si la faible taille des effectifs le nécessitait Le seuil de significativité a été fixé à 0, 05 Résultats Description des services participants Les 23 services, fonctionnant 24heures sur 24, constituaient le seul service d'urgences pédiatriques de l'agglomération dans 59, 1 % ( n 13) des villes o ils étaient localisés Huit médecins en moyenne (8, 05, 0 ; médiane 7, 0) exerçaient à plein temps ou à temps partiel dans ces services Une équipe de cinq infirmier(e)s en moyenne (5, 04, 0 ; médiane 4, 0) et trois aide-soignantes en moyenne (3, 03, 0 ; médiane 2, 0) étaient présentes sur 24heures Description des patients Quatre cent quarante-trois enfants, de sexe masculin dans 61, 3 % des cas ( n 264), âgés de 13 mois (moyenne : 16, 011, 4 mois) ont été inclus dans l'étude Parmi eux, 14, 2 % ( n 63) avaient moins de six mois, 29, 1 % ( n 129) de six mois à un an, 35, 0 % ( n 155) d'un à deux ans et 21, 7 % ( n 96) plus de deux ans Ils étaient gardés le plus souvent dans le cadre familial (69, 8 %), en crèches (14, 4 %) ou par une assistante maternelle (12, 5 %) Lors de la consultation aux urgences, les symptômes évoluaient depuis 2, 7 jours (moyenne : 2, 71, 4) Les enfants avaient déjà été vus en consultation en ville dans les sept jours précédents pour des symptômes de même nature dans 60, 7 % des cas ( n 269/443), 187 d'entre eux (69, 5 %) par un médecin généraliste et 82 (30, 5 %) par un pédiatre Un soluté de réhydratation orale (SRO) avait été prescrit dans 62, 6 % des cas Les pédiatres et médecins généralistes avaient prescrit respectivement un SRO chez 92, 3 et 49, 7 % des enfants ( p et un régime alimentaire particulier chez 33, 3 et 19, 3 % des enfants ( p Par ailleurs, un traitement antidiarrhéique avait été prescrit dans 58, 3 % des cas et un antipyrétique dans 41, 3 % des cas, sans différence statistiquement significative en fonction de la spécialité du médecin consulté L'arrivée aux urgences s'échelonnait de façon assez régulière au cours de la journée avec cependant 16, 6 % ( n 73) à l'heure du déjeuner (1214h) et 18, 0 % ( n 79) au cours de la nuit (197h) Lors de la consultation aux urgences, tous les enfants avait une diarrhée (le nombre de selles par jour dépassait cinq pour 48, 1 % ( n 213) d'entre eux), 80, 2 % ( n 353) des vomissements, 44, 1 % ( n 188) une hyperthermie (dépassant 38, 5C chez 40, 4 % [ n 76] d'entre eux) et 47, 6 % ( n 196) des signes de déshydratation La déshydratation se traduisait par une soif (33, 7 % ; n 139), une muqueuse sèche, une fontanelle déprimée ou l'absence de larmes dans 13, 1 % des cas ( n 54) ou par une symptômatologie plus sévère (pli cutané persistant, un choc hypovolémique ou une langue rôtie) dans 0, 7 % ( n 3) des cas Des troubles du comportement étaient également retrouvés dans 42, 6 % ( n 182) des cas : irritabilité chez 28, 8 % ( n 123) et léthargie chez 13, 8 % ( n 59) Une réhydratation était pratiquée chez 79, 0 % des enfants, principalement par voie orale (SRO : 69, 7 % ; n 306) et/ou parentérale (16, 0 % ; n 70) Des examens complémentaires étaient réalisés chez 34, 6 % ( n 143) des enfants : bilans biologiques sanguins (NFS, Ionogrammes) dans 27, 1 % ( n 112) des cas et/ou analyse bactériologique et virologique des selles (11, 6 % ; n 48) Un quart des enfants (24, 2 % ; n 102) ont été hospitalisés, 39, 1 % ( n 165) sont retournés au domicile des parents après une période de mise en observation aux urgences et 36, 7 % ( n 155) sont retournés immédiatement à domicile Parmi les enfants ayant eu une prescription de sortie, 89, 6 % ( n 294) ont eu au moins un SRO D'autres médicaments tels que antidiarrhéique, antiémétique, antipyrétique, antibiotique, et antispasmodique ont été prescrit respectivement dans 58, 8 % ( n 193) ; 18, 9 % ( n 62) ; 16, 5 % ( n 54) ; 3, 1 % ( n 10) et 2, 4 % ( n 8) des cas Temps d'attente avant la prise en charge aux urgences et facteurs influençant La médiane du temps d'attente aux urgences avant la prise en charge était de 15minutes (moyenne : 2430minutes) Ce temps d'attente n'était pas influencé par le nombre de médecins rattachés au service ou le nombre d'aide-soignant(e)s Ce temps diminuait de façon statistiquement significative en fonction du nombre d'infirmier(e)s exerçant dans le service, variant de 17minutes (moyenne : 24, 328, 8) lorsque leur nombre était inférieur à quatre, à huitminutes (moyenne : 13, 414, 3) lorsqu'ils/elles étaient plus de six ( p 0, 02) Ce temps d'attente ne variait ni en fonction de l'ancienneté des symptômes, ni de l'heure d'arrivée aux urgences L'existence de signes de déshydratation influençait le temps d'attente ( p ; en cas de symptômes sévères (pli cutané persistant, choc hypovolémique, langue rôtie), la médiane du temps d'attente aux urgences avant la prise en charge était de septminutes (moyenne : 72minutes) avec un maximum de neufminutes Les autres signes cliniques présentés par l'enfant (diarrhée, vomissements, fièvre) n'influençaient pas le temps d'attente Aucune différence statistiquement significative n'a été mise en évidence en fonction du nombre de selles par jour, du nombre de vomissements, de la présence de fièvre ou de troubles du comportement L'âge de l'enfant n'influençait pas non plus le temps d'attente Temps de prise en charge et facteurs influençant Le temps médian consacré à la prise en charge de l'enfant était de 55minutes (moyenne : 7155minutes) : 25minutes de temps médical (moyenne : 3124minutes) et 30minutes de temps paramédical (moyenne : 4143minutes) La décrit la répartition des temps de prises en charge des enfants Le temps médian de prise en charge était influencé par l'effectif du service (en médecins ; p et infirmier(e)s, p variant de 45 à 55minutes lorsque les médecins étaient moins de six ou plus de dix et de 45 à 60minutes lorsque le nombre d'infirmier(e)s était inférieur à quatre ou supérieur à six Ce temps de prise en charge ne variait ni en fonction de l'ancienneté des symptômes ni de l'heure d'arrivée aux urgences Le temps médian de prise en charge augmentait de façon statistiquement significative si l'enfant présentait des signes de déshydratation ( n 388, p passant de 45 à 90minutes Cette augmentation se retrouvait ainsi bien pour le temps médical que pour le temps paramédical Le temps médian de prise en charge augmentait également en fonction de la présence de troubles du comportement ( n 403, p : de 45minutes en l'absence de troubles à 60minutes en cas de léthargie Là encore, cette augmentation se retrouvait ainsi bien pour le temps médical que pour le temps paramédical Le temps consacré à l'enfant n'était pas influencé par l'âge des enfants Par ailleurs, seul le temps médian de prise en charge paramédical variait de façon significative en fonction du nombre de diarrhées par jour ( n 419, p passant de 20 à 45minutes lorsque l'enfant présentait trois selles par jour à plus de sept selles par jour Il variait également en fonction de la fréquence des vomissements ( n 416, p : de 15minutes en l'absence de vomissements à 43minutes quand l'enfant présentait plus de cinq vomissements par jour Retentissement de l'épisode de GEA sur l'activité professionnelle des parents Un parent sur cinq (20, 7 % ; n 89) s'était arrêté de travailler (moyenne : 1, 4 jours0, 9) pour emmener l'enfant aux urgences Par ailleurs, 20, 2 % ( n 86) allaient devoir s'arrêter pour s'occuper de l'enfant (moyenne : 2, 3 jours1, 2) Discussion La GEA aux urgences pédiatriques concerne essentiellement les nourrissons et plus particulièrement ceux âgés de moins d'un an qui représentent plus de 40 % de la population incluse Lors de l'arrivée aux urgences, la majorité des enfants avait déjà consulté en ville, mais seulement 62, 6 % d'entre eux avaient bénéficié d'une prescription de SRO Ces résultats sont en ligne avec d'autres publications récentes et notamment avec celui de l'étude de A Martinot ou de l'étude REVEAL o les pourcentages des enfants ayant reçu un SRO sont respectivement de 71 et de 66 % Ils témoignent d'une augmentation de l'utilisation des SRO, mais des progrès sont encore à réaliser pour obtenir une prise en charge optimale Les efforts d'information sont à poursuivre comme le recommande le Conseil supérieur d'hygiène publique de France afin d'optimiser l'utilisation des SRO Les médecins généralistes devront représenter la cible principale car un peu moins de la moitié (49, 7 %) avaient prescrit des SRO en première intention, contrairement aux pédiatres qui les prescrivent dans une large majorité (>92 %) Les pédiatres des urgences sont également très sensibilisés puisque près de 90 % des enfants ont bénéficié d'une prescription de sortie de SRO, un chiffre pratiquement identique à celle relevé là aussi dans la partie française de l'étude REVEAL o il est de 93 % Le motif de la venue aux urgences était justifié, car près de la moitié des patients présentaient une déshydratation plus ou moins marquée dont près d'un tiers des signes sévères de déshydratation et plus de 40 % des patients présentaient des troubles du comportement Le temps médian d'attente avant la prise en charge est très court (médiane : 15minutes) quelle que soit l'heure d'arrivée aux urgences, y compris la nuit, probablement parce que le tri à l'accueil est efficace et que la gravité potentielle est correctement perçue par le personnel infirmier De plus, si l'enfant présente des signes de déshydratation, ce temps d'attente est encore plus court Il est à noter que la rapidité de prise en charge est fonction du nombre d'infirmier(e)s présent(e)s Le temps médian de prise en charge d'un enfant atteint de GEA, bien entendu influencé par les effectifs du service, est de près d'une heure Il augmente de façon très significative en fonction de l'existence de signes de déshydratation et de troubles du comportement Par ailleurs, le nombre de selles par jour et la fréquence des vomissements n'influence que le temps de prise en charge paramédical probablement en raison des soins de nursing que cela impose De façon assez étonnante, dans cette étude, le temps médian de prise en charge n'est pas influencé de façon statistiquement significative par l'âge des enfants Cependant, il existe une tendance de prise en charge plus longue pour les enfants âgés de moins de deux ans Par ailleurs, les effectifs et la répartition entre les différentes classes d'âge n'ont pas permis l'analyse chez les nourrissons de moins de trois mois Près de 20 % des parents ont été contraints de s'arrêter de travailler que ce soit pour la consultation aux urgences ou pour les soins secondaires Cette proportion peut sembler faible par rapport à d'autres données récentes françaises, comme celles de l'étude REVEAL o elle est de 44 %, mais celle-ci est rapportée à l'ensemble des familles et non spécifiquement à celles dans lesquelles les deux parents travaillaient Les épidémies de GEA génèrent donc des conséquences importantes sur le plan socioéconomique De nombreux virus différents sont impliqués dans ces épidémies, en particulier les calicivirus et les rotavirus, plus fréquemment que les astrovirus ou les adenovirus Cependant, le rôle majeur de rotavirus a été clairement démontré dans les GEA communautaires nécessitant une hospitalisation Le rotavirus est l'agent pathogène le plus fréquemment responsable de diarrhées sévères chez l'enfant de moins de cinq ans et est un des agents le plus souvent impliqué dans les épidémies de diarrhées nosocomiales hospitalières ou en crèche La vaccination universelle contre le rotavirus permettrait de réduire de façon spectaculaire le nombre d'hospitalisations et leurs coûts Le Groupe francophone d'hépatologie, gastroenterologie et nutrition pédiatrique (GFHGNP), le groupe de pathologie infectieuse pédiatrique et l'association française de pédiatrie ambulatoire ont exprimé le souhait d'une vaccination universelle pour tous les nourrissons sains en France Ils ont rejoint ainsi la prise de position de l'European Society for Paediatric Hepatology Gastroenterology and Nutrition et l'European Society for Paediatric Infectious Diseases Conclusion La GEA de l'enfant est une pathologie à fort pouvoir épidémique et aux conséquences cliniques parfois sévères, notamment par la déshydratation qu'elle peut provoquer Les services d'urgences pédiatriques représentent un lieu d'accès aux soins important dans le système médical actuel et sont particulièrement exposés lors d'épidémies Cette étude montre l'impact des épidémies de GEA, souvent banalisées dans l'inconscient collectif, sur l'activité, la consommation de ressources et l'organisation des services en particulier les moins dotés en personnels médical et paramédical, surtout qu'elles se produisent en général simultanément avec d'autres épidémies virales comme la bronchiolite et la grippe Il serait intéressant de comparer la charge de travail induite également par ces autres infections virales épidémiques Les épidémies de GEA ont des conséquences, non négligeables sur la qualité et la sécurité des soins fournis à l'ensemble des patients pendant ces périodes épidémiques, en témoigne par exemple la forte proportion d'infections nosocomiales qu'elles engendrent et devraient être considérées comme une priorité de santé publique Remerciements Nous voulons remercier pour leur collaboration : CHU de Dijon (Pr Huet F. ), hôpital Antoine-Béclère de Clamart (Pr Labrune P. ), CHRU de Limoges (Dr Brosset P. ), CHU de Nancy (Pr Schmitt M), CH Amiens Picardie (Dr Pautard J. -C. ), hôpital des EnfantsCHU de Toulouse (Dr Claudet I. ), hôpital Jean-Verdier de Bondy (Pr Gaudelus J. ), hôpital St-Vincent-de-Paul de Paris (Pr Gendrel D. ), CHU d'Angers (Dr Champion G. ), CHU de Rouen (Pr Mallet E. ), hôpital NeckerEnfants malades de Paris (Pr Cheron G. ), CH de Mantes-la-Jolie (Dr Furioli J. ), hôpital Nord de Marseille (Dr Minodier P. ), CHU de Besançon (Pr Menget A. ), CHU de Le Kremlin Bicêtre (Pr Koné-Paut I. ), CHU de Nantes (Pr Picherot G. ), CHU de Grenoble (Pr Plantaz D. ), CHU de Saint-Étienne (Pr Stephan J. -L. ), CHU de Rennes (Dr Lazaro L. ), CHU de Lille (Pr Martinot A. ), CHU de Nice (Dr Haas H. ), CHU de Bordeaux (Dr Pillet P. ) et hôpital Robert-Debré de Paris (Pr Mercier J. -C. ), CHU de Montpellier (Dr Maestracci M. ), et l'ensemble des équipes médicales et paramédicales des services impliqués. | ISTEX | Scientific |
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COMMISSION D'EVALUATION DES PRODUITS ET PRESTATIONS AVIS DE LA COMMISSION 12 octobre 2005 CONCLUSIONS Nom : SURGIMESH WN, implant de réfection de paroi Modèles et références Ceux proposés par le demandeur dans l'indication de cure de hernie inguinale et retenus : crurale et cure d'éventrations par voie extra-péritonéale (cf. page 3) Fabricant : Laboratoire ASPIDE Demandeur : Laboratoire ASPIDE Etudes : - Une série de cas prospective sur 45 patients, avec suivi de 6 mois, évalue la tolérance du dispositif dans la cure laparoscopique de hernies de l'aine (hernies inguinales et crurales). - Une étude comparative randomisée sur 75 patients avec un suivi de 3 mois compare en terme d'intensité de la douleur, le dispositif, au polypropylène Données disponibles : standard et au polytétrafluoréthylène expansé (e-PTFE). - Les méta-analyses ont conclu que la réparation prothétique diminuait le risque de récidives par comparaison aux techniques chirurgicales sans prothèse dans la cure de hernies de l'aine (hernies inguinales et crurales). Experts : - Les experts consultés accordent une confiance suffisante dans le service rendu du dispositif lorsque ce dispositif est implanté par voie extra-péritonéale. Suffisant dans l'indication de cure de hernies inguinales et crurales et cure d'éventrations lorsque le dispositif est implanté par voie extra-péritonéale, en raison de : Service Rendu (SR) : - l'intérêt thérapeutique des implants de réfection de paroi, - l'intérêt de santé publique compte tenu de la fréquence des hernies de l'aine et du risque vital que peuvent entraner les complications. Traitement par voie extra-péritonéale des hernies inguinales et crurales et des éventrations Indications : Les indications seront revues lors de la révision des lignes génériques des implants de réfection de paroi prévue au programme de travail 2006 de la CEPP (avis du 4 mai 2005). Eléments conditionnant le SR : - Spécifications Aucune exigence supplémentaire par rapport aux spécifications techniques techniques : proposées par le fabricant. - Modalités de SURGIMESH WN n'est pas destiné à être implanté par voie intra-péritonéale. prescription et d'utilisation : ASR de niveau V par rapport aux implants de réfection de paroi synthétiques ou Amélioration du SR : incluant des dérivés d'origine animale, destinés à être posés par voie extra- péritonéale, compte-tenu de l'absence de données comparatives exploitables. -1- Type d'inscription : Nom de marque Durée d'inscription : Jusqu'à la révision de la nomenclature des implants de réfection de paroi Conditions du renouvellement : Inférieure à 150 000 implantations par an pour les cures de hernies inguinales et crurales. Population cible : En 2003, le nombre d'implantations pour cures de hernies inguinales et crurales est de l'ordre de 98 000. Direction de l'évaluation des actes et produits de santé -2- ARGUMENTAIRE Nature de la demande Demande de modification des conditions d'inscription sur la liste des produits et prestations mentionnés à l'article L 165-1 du code de la Sécurité Sociale. Le demandeur revendique une amélioration du service rendu par rapport aux lignes génériques correspondantes. Modèles et références 2 modèles proposés en fonction de la densité (50g/m2 et 80g/m2), différentes formes en fonction de l'anatomie du patient et de la technique utilisée. 26 références revendiquées par le fabricant dans l'indication de cures de hernies inguinales et crurales : Références Désignations T1014, T1014-8 SURGIMESH WN OVOIDE T1014-8S - 10X14 50g/m et 80 g/m , T1115 , T1115-8, T1115-8F - 11X15 50g/m et 80 g/m T1015 SURGIMESH WN 10X15 T139-8 SURGIMESH WN 13X9 T1415, T1415-8 SURGIMESH WN 14X15 50 et 80 g/m T1415-8S, T1415-SR SURGIMESH WN FP 14X15, SELF 14X15 T1515B SURGIMESH WN 15X15 B Teafil-8 T-EASYPLUG L T410-8 ALFI 4. 5X10 T613-8, T613-8S SURGIMESH WN OV 6X13 50 et 80 g/m T913, T913S SURGIMESH WN OV 9X13, FP TALFI-8 SURGIMESH WN ALFI TEalfiS-8, TEalfiM-8 T-EASYPLUG S, M T1518-8, T1518-8SR SURGIMESH WN 15X18 80 g/m , SELF T1717-8 SURGIMESH WN 17X17 80 g/m TE1415XL-8 T-EASYPLUG XL 5 références revendiquées par le fabricant dans l'indication de cure d'éventrations : Références Désignations 221510 SURGIMESH WN 22X15X10 302012 SURGIMESH WN 30X20X12 3030 SURGIMESH WN 30X30 3040, 3040-8 SURGIMESH WN 30X40 50 et 80 g/m 2 2 références revendiquées par le fabricant dans l'indication de prolapsus rectaux génito-urinaires : Références Désignations G323-8CR BANDES 3X23 80 g/m 2 T320-8 SURGIMESH WN 3X20 80 g/m 2 -3- Conditionnement Conditionnement unitaire, par bote de 1, 3 ou 5 unités. Applications La demande de modification des conditions d'inscription concerne les indications suivantes : Traitement des hernies inguinales, crurales, éventrations et prolapsus rectaux génito-urinaires. Historique du remboursement Dispositifs admis actuellement au remboursement sous les lignes génériques suivantes : - implant de réfection de paroi non tricoté, non tissé de surface inférieure ou égale à 100 cm2 - code n3133902 - implant de réfection de paroi non tricoté, non tissé de surface supérieure à 100 cm2 et inférieure ou égale à 250 cm2 - code n3123000 - implant de réfection de paroi non tricoté, non tissé de surface supérieure à 250 cm2 et inférieure ou égale à 450 cm2- code n3181841 - implant de réfection de paroi, non tricoté non tissé, de surface supérieure à 450 cm2 code n3112604 La nomenclature actuelle des implants de réfection de paroi ne distingue pas les dispositifs en fonction de leurs indications ni de leurs voies d'abord. Le demandeur revendique une inscription sous nom de marque afin de préciser ses indications et voies d'abord. Caractéristiques du produit Marquage CE Classe IIb, notification par G-Med (0459), France. Description - plaque en polypropylène (100%) non tissé, non tricoté, extrudé, - armature à structure résistante à mémoire de forme, - structure microperforée pour l'intégration tissulaire, - différentes formes en fonction de l'anatomie du patient et de la technique utilisée, - deux densités : 50 et 80g/m 2 : Densité 50 g/m2 80 g/m2 Epaisseur 0. 39 mm 0. 52 mm Masse surfacique 43 g/m2 78 g/m2 Résistance à l'éclatement et déformation 300 N - 20 mm 400 N - 20 mm Résistance à la traction et allongement 65 N - 50 % 120 N - 50 % Rétrécissement (shrinkage) aucun aucun Fonctions assurées Renfort chirurgical des insuffisances pariétales, sans contact avec les viscères, positionné en extra-péritonéal : compense la défaillance du péritoine et obstrue l'orifice herniaire. Actes associés Implantation réalisée par chirurgie ouverte (laparotomie) ou coelioscopique (laparoscopie). Actes associés inscrits à la nomenclature CCAM. -4- Service rendu 1. Intérêt du produit 1. 1 Analyse des données : évaluation de l'effet thérapeutique / effets indésirables, risques liés à l'utilisation Le dossier médico-technique repose sur deux études cliniques 1, 2 évaluant la tolérance de SURGIMESH WN dans la cure de hernie de l'aine (hernies inguinales et crurales). L'étude François 1 est une série de cas évaluant sur 45 patients (60 hernies) les résultats de l'implantation laparoscopique dans la cure de hernie de l'aine (population non décrite), sur une durée de suivi de 6 mois. Cette étude descriptive de faible niveau de preuve rapporte peu de complications post-opératoires (gène mineure inguinale chez 32 patients à J1 résolue à J11 chez 31 patients). L'étude Smietanski2 est une étude prospective, contrôlée et randomisée sur 75 patients ayant une hernie inguinale primitive. Les hernies crurales étaient exclues de l'étude. Cette étude rapporte un score EVA de douleurs post-opératoires de 1, 2 (4, 35 et 1, 09 pour les comparateurs). Concernant la persistance des douleurs, 1 seul patient sur 25 présente des douleurs à 3 mois. Elle ne rapporte aucune récidive ni infection ni d'autre complication majeure à 3 mois. Dans le cadre de la cure de hernie de l'aine, les méta-analyses 3, 4, 5 ont conclu que les techniques chirurgicales avec prothèse diminuaient le risque de récidives par comparaison aux techniques chirurgicales sans prothèse (de 5-10% avec prothèse à 0-5% sans prothèse). Concernant l'implantation par technique laparoscopique, un référentiel est disponible : le rapport ANAES6 compare la chirurgie ouverte et la coelioscopie sur le plan de l'efficacité en termes de taux de récidives herniaires : il n'est pas actuellement possible de conclure sur des différences entre les deux techniques. Seules deux tendances ont été identifiées : survenue plus fréquente de récidives herniaires précoces (moins d'un an) après cœlioscopie et survenue plus fréquente de récidives à moyen terme (5 ans au moins) après chirurgie ouverte. La cœlioscopie semble cependant montrer un bénéfice avec un délai de reprise des activités réduit, une diminution des douleurs postopératoires et des complications postopératoires. Les experts consultés accordent une confiance suffisante dans le service rendu du dispositif lorsque ce dispositif est implanté par voie extra-péritonéale. Aucune étude clinique ni argumentation n'est fournie dans la cure de prolapsus rectaux génito- urinaires. 1. 2 Place dans la stratégie thérapeutique6 Le traitement des hernies abdominales (crurales, inguinales, ombilicales et de la ligne blanche) et des éventrations est uniquement chirurgical. Il consiste à réintégrer les viscères herniés dans la cavité abdominale, puis à réparer les plans pariétaux défaillants par reconstruction ou renforcement, afin d'éviter les récidives. De nombreuses techniques ont été décrites dans la réparation pariétale des hernies de l'aine. François JY et al. Journal de coeliochirurgie 2002, 41 : 61-65 Smietanski M et al. Etude non publiée The EU Hernia Trialists Collaboration. Mesh compared with non-mesh methodsof open groin hernia repair : systematic review of randomised controlled trials. Br J Surg 2000 ; 87 (7) : 854-9 Grant AM. Open mesh versus non-open mesh repair of groin hernia meta-analysis of randomised trials leased on individual patient data. Hernia 2002 ; 6 : 130-6 The EU Hernia Trialists Collaboration. Repair of groin hernia with synthetic mesh. Meta-analysis of randomised controlled trials. Ann Surg 2002 ; 235 (3) : 322-32 ANAES, Avril 2000 - Evaluation clinique et économique de la coeliochirurgie dans le cadre de la hernie de l'aine -5- On peut les regrouper selon 3 grandes catégories : - Les techniques chirurgicales par raphie, sans prothèse, sont les plus anciennes et consistent à rapprocher et à mettre en tension par suture les plans anatomiques (Bassini, Mc Vay, Shouldice). Elles exposent à un risque élevé de récidives. - Les techniques chirurgicales de hernioplasties par laparotomie : la prothèse renforce la paroi défaillante et est placée entre le plan musculo-fascial et le péritoine (espace pré-péritonéal) (Rives, Stoppa) ou en avant du plan musculo-facial (moindre dissection de la région inguinale) (Lichtenstein, Plug). - Les techniques chirurgicales de hernioplasties par laparoscopie sont d'apparition plus récente (1990). La prothèse est alors implantée par voie extra-péritonéale (T. E. P. ) ou par voie intra- péritonéale (TA. P. P. ). Dans ce dernier cas, ce type d'intervention entrane un risque non négligeable de survenue d'adhérences entre la prothèse et les viscères. La réparation pariétale des éventrations fait également appel à des techniques chirurgicales par suture simple ou par implantation de prothèses, techniques différentes en fonction du site d'implantation (sous-cutané, rétromusculaire ou intra-péritonéal). L'utilisation de prothèses dans la prise en charge des éventrations a permis d'abaisser le taux de récidives. Actuellement, aucune méthode de référence ne s'est dégagée6. SURGIMESH WN fait partie des alternatives disponibles en tant qu'implant de réfection de paroi dans la prise en charge des hernies inguinales et crurales et des éventrations par voie extra-péritonéale. Au total, SURGIMESH WN présente un intérêt thérapeutique dans le traitement des hernies inguinales et crurales et des éventrations en tant que implant de réfection de paroi positionné en extra-péritonéal. 2. Intérêt de santé publique rendu 2. 1 Gravité de la pathologie Une hernie est issue d'un diverticule péritonéal appelé sac herniaire, pouvant contenir des viscères, et se développant au travers d'un orifice naturel ou d'un point faible de la paroi abdominale. Les éventrations correspondent à la protusion sous-cutanée des viscères à travers une plaie opératoire. Les complications majeures sont l'étranglement et l'occlusion intestinale, responsable d'une ischémie intestinale qui peut évoluer en quelques heures vers la nécrose et la perforation. Le tableau final est celui d'une péritonite aigu généralisée qui engage le pronostic vital. Une hernie de la paroi abdominale est susceptible d'engager le pronostic vital du patient. 2. 2 Epidémiologie de la pathologie La hernie de la paroi abdominale recouvre principalement les hernies inguinales et crurales, les éventrations (ou hernies incisionnelles) et les hernies ombilicales. Les hernies de l'aine (hernies inguinales et crurales) occupent la deuxième place parmi les pathologies de chirurgie digestive6. Selon la DRESS7, 160 000 opérations de la hernie de l'aine ont été réalisées en France métropolitaine en 1998. La prise en charge chirurgicale se répartie à 75% par laparotomie et 25% par coelioscopie. Les éventrations sont des complications fréquentes de la chirurgie abdominale. DREES Direction de la Recherche des Etudes de l'Evaluation et des Statistiques. Le traitement des hernies de l'aine en 1998 : un exemple de la disparité des pratiques. N92 Novembre 2002 -6- 2. 3 Impact SURGIMESH WN présente un intérêt de santé publique compte tenu de la fréquence des hernies inguinales et crurales et des éventrations et du risque vital que peuvent entraner les complications. SURGIMESH WN aurait6 un impact sur l'état de santé et la qualité de vie des patients en tant que prothèse implantable par voie laparoscopique (délai de reprise des activités réduit, diminution des complications et douleurs post-opératoires mais pas d'amélioration en terme de récidives)6. L'intérêt n'est pas différent de celui des autres implants de réfection de paroi destinés à être implantés par voie extra-péritonéale. Il répond à un besoin déjà couvert. Au total, le Service Rendu de SURGIMESH WN est suffisant pour l'inscription sur la liste des Produits et Prestations prévue à l'article L. 165-1 du code de la sécurité sociale, dans le traitement des hernies inguinales et crurales et des éventrations abordées par voie extra- péritonéale. Par ailleurs, le Service Rendu de SURGIMESH WN est insuffisant dans la cure de prolapsus rectaux génito-urinaires compte tenu de l'absence de données dans cette indication. -7- Eléments conditionnant le Service Rendu Spécifications techniques minimales Aucune exigence supplémentaire par rapport aux spécifications techniques proposées par le fabricant. Modalités d'utilisation et de prescription SURGIMESH WN n'est pas destiné à être implanté par voie intra-péritonéale. Amélioration du Service Rendu L'étude Smietanski2 , étude prospective, contrôlée et randomisée sur 75 patients ayant une hernie inguinale primitive, compare SURGIMESH WN à un implant en polyprolypène standard et un implant en polytétrafluoréthylène expansé sur l'évolution de la douleur chronique . Le suivi particulièrement court de cette étude (3 mois) ne permet pas une évaluation objective du critère de jugement principal, la douleur chronique. Par ailleurs, un critère de jugement essentiel qu'est la récidive n'est qu'un critère secondaire dans cette étude. Compte tenu de l'absence de données comparatives exploitables, la Commission s'est prononcée pour une absence d'amélioration du Service Rendu (niveau V) par rapport aux implants de réfection de paroi synthétiques ou incluant des dérivés d'origine animale, destinés à être posés par voie extra-péritonéale. Conditions de renouvellement et durée d'inscription Conditions de renouvellement : La nomenclature et les conditions de renouvellement seront revues lors de la révision des lignes génériques des implants de réfection de paroi prévue au programme de travail 2006 de la CEPP (avis du 4 mai 2005). Durée d'inscription proposée : Jusqu'à la révision de la nomenclature des implants de réfection de paroi. -8- Population cible D'après les données du Programme de Médicalisation des Systèmes d'Information (PMSI), le nombre d'hospitalisations pour cure de hernies inguinales et crurales en 2002 et 2003 était le suivant : Acte Nombre d'actes 2002 Nombre d'actes 2003 Publique Privé Total Publique Privé Total Cure unilatérale de hernie 7 203 22 654 29 857 7 241 21 315 28 556 inguinale avec prothèse sous coelioscopie Total hernies inguinales 55 095 75 872 130 967 48 759 68 023 116 782 unilatérales (41. 7%) (58. 3%) Total hernies inguinales 24 743 49 594 74 337 25 030 47 597 72 627 unilatérales avec prothèse (56, 8%) (34. 5%) (65. 5%) (62. 2%) Cure bilatérale de hernie 2 407 9 304 11 711 2 288 9 265 11 553 inguinale avec prothèse sous coelioscopie Total hernies inguinales 9 374 16 728 26 102 8 494 15 774 24 268 bilatérales (35%) (65%) Total hernies inguinales 5 395 14 556 19 951 5 285 14 148 19 433 bilatérales avec prothèse (76. 4%) (27. 2%) (72. 8%) (80. 1%) Total cures hernies 511 567 1078 492 474 966 inguinales et crurales (50. 9%) (49. 1%) associées Total cures hernies 291 326 617 291 307 598 inguinales et crurales (57. 2%) (48. 7%) (51. 3%) (61. 9%) associées avec prothèse Total cures hernies crurales 2 806 3 148 5 954 2 565 2 757 5 322 (48. 2%) (51. 8%) Total cures hernies crurales 800 1 014 1 814 762 1 014 1 776 avec prothèse (30. 5%) (42. 9%) (57. 1%) (33. 4%) Total cures hernies inguinale 2 031 3 747 5 778 1 837 3 382 5 219 ou crurale récidivée (35. 1%) (64. 9%) Total cures hernies inguinale 1 490 2 683 4 173 1 343 2 503 3 846 ou crurale récidivée avec (72. 2%) (35. 7%) (64. 3%) (73. 7%) prothèse Total cures hernies 69 817 100 062 169 879 62 147 90 410 152 557 inguinales et crurales (41. 1%) (58. 9%) (40. 7%) (59. 3%) Total cures hernies 32 719 68 173 100 892 32 711 65 569 98 280 inguinales et crurales avec (32. 4%) (67. 6%) (59. 4%) (33. 3%) (66. 7%) (64. 4%) prothèse Total cures hernies 9 610 31 958 41 568 9 529 30 580 40 109 inguinales avec prothèse par (23. 1%) (76. 9%) (23. 8%) (76. 2%) coelioscopie Le nombre d'interventions pour cure de hernies inguinales et crurales est stable (environ 152 000), en légère diminution entre 2002 et 2003. Toutefois, la part des interventions avec pose d'une prothèse est en augmentation. 64, 4% des cures de hernies inguinales et crurales donnent lieu à pose d'une prothèse, soit 98 280 implantations par an. -9- La prise en charge des hernies inguinales et crurales étant chirurgicale, le PMSI nous permet d'estimer la population cible de SURGIMESH WN à moins de 150 000 patients par an. Il n'y a actuellement pas de données disponibles pour estimer la population cible de SURGIMESH dans les éventrations par voie extra-péritonéale. - 10 - ANNEXE : DONNEES CLINIQUES Etude préliminaire du traitement laparoscopique de la hernie de l'aine chez Etude l'adulte par la prothèse SURGIMESH WN François JY et al. Journal de coeliochirurgie 2002, 41 : 61-65 Etablir la faisabilité et les résultats à court terme de l'implantation des prothèses Objectif SURGIMESH WN dans la cure laparoscopique de la hernie de l'aine. dispositif SURGIMESH WN cure laparsocopique (24 TAPP et 21 TEP) anesthésie générale Type d'étude étude prospective, unicentrique, non comparative, ouverte Patients 45 patients, 60 hernies de l'aine Suivi 6 mois Incidents et accidents peropératoires, Incidents secondaires, Douleurs post-opératoires : prise d'antalgiques (durée moyenne de prise d'antalgiques Critères d'évaluation mineurs de niveau 1) Durée moyenne d'hospitalisation Reprise d'activité : durée moyenne d'incapacité temporaire, délai de reprise d'une activité normale, d'une activité de force. Les critères de jugement ne sont pas clairement définis ni hiérarchisés. Qualité Faible niveau de preuve sur une petite série de patients suivis à court terme. méthodologique 2 exclusions pour contre-indication à l'anesthésie générale, perdus de vues non précisés - Incidents et accidents per-opératoires : aucun - Incidents secondaires : Un patient a présenté des complications locales (lame d'hydrocèle résolutive sous traitement local). A 6 mois : aucun sepsis, ni hématome, ni sérome, ni occlusion, ni fistule digestive. Aucun retrait de prothèse. - Douleurs post-opératoires : Douleurs intermittentes locales à type de gêne mineure. Aucune névralgie. Durée en nombre de jours des gênes inguinales et testiculaires en post-opératoire Nombre de jours Pas de gêne Gêne inguinale Gêne mineure postopératoires inguinale mineure J1 1 32 J2-J4 7 J5-J10 4 Résultats J11-J15 1 3 Durée moyenne de prise d'antalgiques mineurs de niveau 1 : 2, 5 jours pour 25%, aucun antalgique dans 75% des cas (chiffres non communiqués) après le jour de l'intervention. - Durée moyenne d'hospitalisation : 2, 5 jours [1-4 jours] - Reprise d'activité : Durée moyenne d'incapacité temporaire : Statut professionnel Travailleur de force Travailleur de bureau Retraité/Chômeur Durée moyenne 18, 46 jours 10, 63 jours 10, 71 jours incapacité temporaire - Délai de reprise des activités de la vie courante : 11, 05 jours - Délai de reprise du travail : 18, 46 jours - 11 - Polypropylene vs ePTFE vs WN mesh for Lichtenstein inguinal hernia repair a Etude prospective, randomised, double blind study of short-term outcome. Smietanski M et al. Etude non publiée. examiner si l'avantage théorique de plusieurs types de matériel synthétique a une influence sur Objectif le taux de douleur postopératoire et 3 mois après l'opération Stratégies comparées : - Polypropylène standard (80g/m2) Surgipro (groupe PP) dispositif - ePtfe Mycromesh (groupe I) - Polypropylène de faible densité (43g/m2) Surgimesh WN (groupe II) Technique de Lichtenstein (laparotomie) Type d'étude étude prospective, contrôlée, randomisée, double aveugle 75 patients de plus de 18 ans ayant une hernie inguinale primitive Patients soit 25 patient dans chacun des 3 bras de l'étude Critères d'exclusion : hernie fémorale, opération en urgence, infection de la peau de l'aine Suivi 3 mois Critère principal : évaluation de la douleur chronique (échelle visuelle analogique), délai de reprise des activités physiques normales et qualité de vie (évaluation par le questionnaire SF- Critères d'évaluation 36 adapté en Polonais). Critères secondaires : récidives, taux d'infections, survenue d'un hématome ou d'un sérome. Qualité Essai de faible effectif, sans nombre de sujets calculé à priori, résultats de qualité de méthodologique vie difficilement exploitables. - Evaluation de la douleur post-opérative et chronique : Groupe PP Groupe I (ePTFE) Groupe II (Surgimesh) Douleur postopératoire à J7 4, 35 1, 09 (p 1, 2 (p (score EVA) Persistance douleurs à 3 4 patients (14%) 2 patients (7%) 1 patient (4%) Résultats mois - Délai moyen de reprise d'une activité physique normale : différences non significatives Groupe PP Groupe I (ePTFE) Groupe II (Surgimesh) Délai moyen 8, 5 jours 8, 5 jours 7, 5 jours - 12 - - Qualité de vie (SF36) : Dimensions Avant intervention A 7 Jours A 90 jours Moyenne P Moyenne P Moyenne P Fonction Physique Polypropylene 74. 8 21. 4 73. 5 18. 6 92. 9 7. 18 ePtfe 81. 6 14. 04 75 13. 8 84. 2 12. 07 0. 006WG Surgimesh WN 82. 6 16. 1 73. 2 12. 0 92. 8 10 Composante Physique Polypropylene 43 39. 12 25 30. 2 97. 2 10. 6 ePtfe 55. 4 42. 7 11. 3 28. 9 0. 01 PG 91. 6 22 Surgimesh WN 69 38 10. 0 22. 8 99 5 Composante Emotionnelle Polypropylene 67. 9 28 56. 9 30. 2 0. 04 PG 98. 4 7. 1 ePtfe 54. 6 47. 6 35. 9 31. 7 0. 02WG 88. 8 28. 4 Surgimesh WN 82. 7 30. 5 18. 6 28. 9 0. 002PW 94. 6 15. 7 Fonction sociale Polypropylene 83. 5 21. 5 78. 8 20. 4 0. 006PG 88. 6 16. 2 0. 1PG ePtfe 88 16. 9 95 10. 2 0. 02PW 97 6. 7 0. 0005PW Surgimesh WN 91. 1 14. 4 89 15. 1 99. 5 2. 5 Santé mentale Polypropylene 71. 7 14. 65 0. 04PG 71. 5 12. 3 0. 003PG 71. 8 13. 5 0. 01PG ePtfe 63. 5 9. 1 0. 02PW 64 9. 32 0. 01PW 65. 1 9. 04 0. 005PW Résultats Surgimesh WN 65 8. 9 64. 1 8. 86 63. 4 8. 7 Vitalité Polypropylene 68 14. 6 0. 03PG 69. 5 15. 8 0. 003PG 68. 8 14. 9 ePtfe 62. 6 10. 01 63 11. 7 65 9. 4 Surgimesh WN 64. 2 14. 7 63. 6 13. 1 67. 8 11 Douleur corporelle Polypropylene 43. 6 28. 8 39. 1 11. 3 0. 0001PG 90. 4 20. 8 ePtfe 53. 6 23. 9 57. 6 18. 9 0. 0008PW 95. 2 15. 03 Surgimesh WN 54. 4 27. 7 48. 2 6. 59 0. 01GW 90. 4 19. 6 Santé globale Polypropylene 59. 4 15. 5 60 14 0. 01PG 59. 1 14. 9 ePtfe 54. 2 12. 6 51. 8 13. 6 52. 8 13. 9 Surgimesh WN 55. 6 12. 2 56. 6 12. 8 63. 4 14. 3 0. 007GW Différences statistiquement significatives : PW polypropylene versus Surgimesh WN, PG polypropylene versus ePtfe, WG Surgimesh WN versus ePtfe. - Critères secondaires : Aucune récidive à 3 mois. Aucune infection post-opératoire. Aucune complication majeure. - 13 - | HAS | Scientific |
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