Passeport recherche 2019 Lycée Jean Moulin
Sur ce site vous est présenté le passeport recherche effectué par les étudiants du BTS Bio-Analyses et contrôles de la promo 2018/2019 du lycée d'Angers Jean Moulin.
Le passeport recherche a pour thématique d'étude la Mucoviscidose et a été réalisé avec l'aide du Laboratoire du GEIHP de l'Institut de Biologie en Santé.
Nous tenons également à remercier l'association "Vaincre la mucoviscidose" et le Centre de Ressources et de Compétences pour la Mucoviscidose de Rennes pour leur contribution à cette aventure.
Qu'est ce que la Mucoviscidose ?
La mucoviscidose est une maladie génétique fréquente en occident, touchant les voies respiratoires, le système digestif et l’appareil reproducteur.
Cette maladie qui ne se voit pas, n'est pas contagieuse et n'affecte pas les capacités musculaires ou mentales.
Elle est transmise seulement si les deux parents sont atteints. On estime à 200 le nombre d'enfants qui naissent avec la maladie chaque année en France. Elle touche autant les garçons que les filles. L'espérance de vie des porteurs de la maladie, qui était de sept ans dans les années 60, dépasse aujourd'hui 40 ans.
Tous les 3 jours, un enfant naît atteint de mucoviscidose et 2 millions de Français sont porteurs sains du gène responsable et peuvent le transmettre sans le savoir à leurs enfants.
Les personnes atteintes de cette maladie réagissent différemment. Certains sont davantage touchés au niveau des poumons, d'autres souffriront plutôt de l'appareil digestif.
Un phénomène qui a pour conséquence de provoquer des toux violentes, des infections pulmonaires fréquentes, des essoufflements.
Les troubles du système digestif, sont traduits par un dysfonctionnement du tube digestif, des intestins, du pancréas et du foie, ayant pour conséquence des douleurs abdominales, des constipations, des diarrhées et des difficultés à prendre du poids malgré un gros appétit.
D'autres organes du corps (tel que l’appareil reproducteur) peuvent être affectés et entraîner une baisse de la fertilité.
Le gène CFTR
Éléments justificatifs
La mucoviscidose est une maladie génétique transmise par deux parents porteurs sains : chaque parent transmet un allèle muté du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance regulator).
Le gène codant pour la protéine CFTR peut être affecté par de nombreuses mutations (près de 2000 possibles). La principale mutation est une délétion de 3 nucléotides ce qui entraine la perte d’un acide aminé. Cette protéine est présente dans les muqueuses respiratoires, digestive ou de l’appareil reproducteur féminin et masculin. Elle fonctionne comme un canal assurant le transport des ions chlorure à travers la membrane des cellules. Un défaut de fonctionnement ou une absence de la protéine CFTR fait que les ions chlorure, bromure et iodure ne peuvent plus passer à travers la membrane de manière à conserver l’eau dans le mucus excrété. De ce fait il y a une diminution de l’eau dans le mucus ce qui provoque une inflammation et un épaississement du mucus.
Au niveau de l’appareil respiratoire :
La couche de mucus produit par les cellules épithéliales tapissant les bronches sert à capter les spores de bactéries et de moisissures, poussières… etc. Ces corps étrangers piégés par le mucus sont évacués des bronches grâce aux cils tapissant leurs muqueuses vers le pharynx où ils sont déglutis. Mais la mucoviscidose provoque l’épaississement et l’augmentation de la viscosité du mucus ce qui ne permet plus d’évacuer correctement les corps étrangers. Donc le mucus s’accumule dans les bronches entrainant des difficultés respiratoires et donc favorise les infections et inflammations.
Au niveau gastro-intestinal :
Soit le mucus bouche les canaux hépatique et pancréatique ce qui bloque le passage de la bile et des enzymes digestives nécessaires à la digestion du chyme dans l’intestin. Soit le mucus tapisse la paroi intestinale bloquant l’absorption des nutriments dans le sang à travers la paroi intestinale.
Les conséquences sont que les aliments sont non-digérés ou non-absorbés par l’organisme, provoquant donc des douleurs abdominales, diarrhées et des difficultés de prise de poids (ou de croissance chez l’enfant).
Au niveau de l’appareil reproducteur :
Pour les hommes, le mucus produit crée un bouchon dans les canaux déférents entraînant la non évacuation des spermatozoïdes des testicules : les hommes sont donc généralement stériles.
Pour les femmes, le mucus gène le passage des spermatozoïdes au niveau du col de l’utérus, ce qui rend pratiquement impossible la fécondation.
Les moyens de traitement de la Mucoviscidose
Explication détaillée
Divers traitements peuvent être utilisés chez les personnes atteintes de la mucoviscidose :
Les médicaments :
L’antibiothérapie permet de lutter contre les infections et les surinfections. Les antibiotiques sont administrés par voie orale, en aérosol ou en traitements intraveineux lors de cures de 15 jours minimums. Les perfusions sont pratiquées à domicile ou à l’hôpital, à raison de deux ou trois par jour. Chaque séance dure entre une et deux heures en fonction du nombre d’antibiotiques prescrits. Plus la maladie évolue, et plus la fréquence des cures est importante. En état critique, les patients sont perfusés en continu.
Les aérosols :
L’un des principaux problèmes causés par la mucoviscidose est l’infection et la réaction inflammatoire des bronches. L’aérosolthérapie permet d’abord d’augmenter l’ouverture des bronches en cas d’obstruction, puis de prévenir les infections.
La kinésithérapie :
Les séances de kinésithérapie respiratoire sont systématiques dès lors que le diagnostic de mucoviscidose a été posé. Elles font donc partie du quotidien des patients tout au long de leur vie. L’objectif est de drainer l’excès de mucus emprisonné dans les bronches pour se sentir moins encombré et limiter les surinfections, car les bactéries comme les champignons s’y développent facilement. Ce sont ces micro-organismes qui détruisent les poumons. Une séance dure en moyenne 30 minutes. En période de surinfection, deux séances par jour sont nécessaires.
Une bonne hygiène :
Pour préserver au mieux l’état de santé des patients et limiter les risques d’infections, il existe différentes règles d’hygiène à respecter (préférer les essuie-mains en papier plutôt qu’en tissu, éviter les eaux stagnantes comme les aquariums, etc…)
La nutrition :
Les besoins énergétiques des patients sont supérieurs à la normale. Ils ont beaucoup de difficulté à prendre du poids, ce qui demande une alimentation plus riche en protéines et en lipides (graisses) que la normale. Ce régime compense la mauvaise absorption des lipides dans l’intestin grêle. Des compléments alimentaires sont également prescrits aux patients dans le but de limiter les carences.
L’activité sportive :
Le sport permet une rééducation naturelle des voies respiratoires et facilite l’évacuation de mucus. Il est indispensable dans la vie quotidienne des patients.
La transplantation pulmonaire :
La greffe est à ce jour le seul moyen de prolonger la vie des personnes atteintes de la mucoviscidose quand l’insuffisance respiratoire menace de leur être fatale. Une greffe des poumons est impossible pour les personnes qui sont infectées par des moisissures à ce niveau.
Le Laboratoire du GEIHP
(Groupe d'Etude des Interactions Hôtes/Pathogènes)
Partenariat du passeport recherche
Lors de ce Passeport Recherche nous avons travaillé avec le laboratoire du GEIHP qui est un laboratoire de recherche travaillant notamment sur les infections respiratoires fongiques caractéristiques de la mucoviscidose. Il est situé au sein du Centre Hospitalier Universitaire d'Angers. Le doctorant Wilfried Poirier, avec qui nous avons réalisé le Passeport Recherche, étudie les mécanismes d'adaptation du genre Scedosporium, responsable d'infections respiratoires chez les patients atteints de mucoviscidose et capable de se développer sur des environnements pollués.
La voie métabolique mise en jeu dans la dégradation des composés polluants pourrait être identique à celle permettant à cette moisissure de résister aux antifongiques.
Nous avons donc réalisé des manipulations dans le but d'étudier cette voie métabolique impliquant probablement l'enzyme catalase peroxydase et intéressante à deux niveaux.
Présentation du champignon étudié au laboratoire du GEIHP
Éléments justificatifs
Le champignon étudié au sein du GEIHP fait parti du genre Scedosporium. Scedosporium est le deuxième champignon filamenteux le plus présent lors des infections respiratoires chez les personnes atteintes de la mucoviscidose.
Une infection provoquée par ces champignons chez des personnes immunodéprimées peut engendrer de grosses incapacités respiratoire et aboutir à la mort du patient.
Ces espèces sont très résistantes vis a vis des antifongiques, il est donc important de comprendre leurs mécanismes de résistances de manière à trouver de nouvelles cibles thérapeutiques.
​
Les manipulations
Nous allons vous présenter les manipulations que nous avons réalisées lors de ce passeport recherche. Ce TP portait sur l’étude de l’expression d’un gène chez le champignon Scedosporium en présence des différents milieux testés (glucose, lignine, 4-Hydroxybenzoate). Le gène étudié est celui de la catalase peroxydase.
La synthèse d’une enzyme comme la catalase peroxydase se fait à partir d’un gène qui produit un ARNm qui permet de fabriquer une protéine.
Pour pouvoir quantifier l’ARNm produit à partir de ce gène nous avons réalisé une RT-PCR.
Dans RT-PCR, RT (Reverse transcription) signifie que l’ARN du gène étudié est transformé en ADN.
Ensuite la PCR : (Polymerase Chain Reaction), est une technique qui consiste à copier un fragment d'ADN étudié afin d’en obtenir un grand nombre (plusieurs millions) de copies identiques.
Les acteurs de la PCR sont des amorces, l’ADN étudié, une enzyme, des nucléotides (dNTP).
Un cycle de PCR est composé de 3 étapes :
La 1ère étape est la dénaturation de l’ADN, c'est-à -dire qu’un chauffage à 95°C va être réalisé permettant la séparation des deux brins d’ADN.
La 2ème étape est l’hybridation, elle consiste en la fixation des amorces aux extrémités de la séquence d’ADN recherchée. Elle s’effectue à 60°C.
Pour finir, il y a une élongation du brin d’ADN par addition de nucléotides à partir des amorces fixées à l’étape 2 grâce à l’enzyme à une température de 72°C.
Lors de la première manipulation, le doctorant Wilfried Poirier a effectué la transformation de l’ARN en ADN au sein du laboratoire du GEIHP.
Suite à cela nous devions tester la spécificité des différents couples d’amorces testés pour vérifier que celles-ci n’amplifient pas un autre fragment d’ADN. Nous devions également évaluer leur efficacité en déterminant la plus petite quantité d’ADN amplifiée à l'aide des différents couples d'amorces. Cf organigramme Validation des couples d'amorces.
Après avoir sélectionné le couple d’amorces optimal lors du premier TP, nous avons étudié l’expression du gène de la catalase peroxydase chez Scedosporium par RT-PCR.
Ce TP consiste à cultiver deux espèces de Scedosporium en présence de différents substrats carbonés (glucose, lignine, 4-Hydroxybenzoate).
Suite à cela une extraction des ARNm de chaque champignon à été réalisée pour les différentes conditions de culture.
Puis, une RT-PCR (Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction) est réalisée pour amplifier et quantifier les ARNm du gène de la catalase peroxydase afin d'évaluer l’incidence des conditions de cultures sur la production de cette enzyme. De plus nous avons amplifié et quantifié les ARNm d’un gène de ménage qui servira de référence par rapport au gène recherché.
La surexpression du gène de la catalase peroxydase vis-à -vis du gène de référence nous indiquera si oui ou non cette enzyme joue un rôle dans la dégradation des différents substrats testés (glucose, lignine et 4-Hydroxy-Benzoate). Cf organigramme : expression génique du gène de la catalase peroxydase.
