Aperçu global du projet

Résumé

La saignée consiste en un prélèvement de sang pour des raisons médicales. C'est l'une des techniques de médecine les plus anciennes et elle est abandonnée de nos jours. Cependant, en hématologie, la saignée (aussi appelée phlébotomie semble être la seule solution viable pour traiter l'hématochromatose et la thalassémie. Ces deux maladies sont des maladies génétiques et impliquent une surabsorption du fer par l'organisme. L'ion ferrique a un fort potentiel oxydatif ce qui le rend toxique, sa concentration dans l'organisme est donc finement régulée. Ainsi, l'organisme absorbe uniquement la quantité de fer nécessaire au niveau de l'intestin. La pathogénicité est due à un faible taux apparent de fer et à l'activation permanente de l'absorption du fer au niveau de l'intestin, ce qui entraîne une surcharge en fer. Les conséquences de cette surcharge sont en grande partie des insuffisances chronique (rénal, hépatique, cardiaque,...). Malgré l'efficacité démontrée de la saignée, certains patients n'arrivent pas à supporter ce traitement archaïque. C'est pour ces différentes raisons que nous avons décidé de concevoir une Escherichia coli capable de chélater le fer au niveau des intestins Iron coli. La bactérie doit pouvoir diminuer la proportion de fer absorbé par le duodénum et ainsi réduire la fréquence des saignées. De plus certains patients ont des traitements à base de chélateur de fer ayant de nombreux effets secondaires. La réduction de l'absorption du fer grâce à Iron Coli doit permettre de diminuer les doses de ces médicaments et ainsi améliorer la qualité de vie des patients.

Cibles

L'hémochromatose est une maladie génétique entraînant une surcharge anormale de fer dans le sang. Sa fréquence est de 1/3000 en Europe. La maladie est due à la mutation de la protéine HFE qui provoque une absorption massive de fer via les intestins. En effet, le duodénum n'est plus réceptif à l'hormone hepcidine, responsable de l'arrêt de l'absorption du fer. En conséquence, le fer est fortement absorbé. Notre organisme est capable de réguler le taux de fer uniquement en stoppant son absorption. En conséquent, le fer est stocké dans tous les tissus, ce qui entraîne des insuffisances chroniques. De nos jours, l'unique traitement pour l'hémochromatose est la saignée. Ce traitement reste invasif et archaïque comparé aux avancées actuelles dans le domaine de la médecine.

La thalassémie est également une maladie génétique, fortement répandue dans le bassin méditerranéen. La mutation des monomères d'hémoglobines réduit le taux d'oxygène transporté par les hématies, ce qui entraîne des anémies plus ou moins importantes. L'absence de globules rouges transportant efficacement le dioxygène entraîne un signal erroné de la concentration sanguine en fer, ce qui induit une surabsorption au niveau du duodenum. De plus, les patients étant déjà anémiques, la saignée est bien entendue à proscrire. Le seul traitement est l'utilisation de chélateur du fer, avec leurs nombreux effets secondaires, et la transfusion sanguine, qui ironiquement mène à une surcharge en fer.

Constructions

Notre but est d'abaisser l'absorption de fer par les intestins jusqu'au sang en utilisant une bactérie chélatrice de fer, Iron Coli. L'objectif final de nos expériences est de concevoir un promoteur sensible au fer avec FUR et surexprimant la voie de synthèse des enterobactines en présence de fer.

Avant de détailler nos constructions, nous devons utiliser un marqueur du fer chez E. coli. Nous avons donc sélectionné la protéine FUR qui régule négativement les gènes en aval. FUR est utilisée par les bactéries dans la régulation du fer et permet de stopper la production des sidérophores, chélateurs naturels du fer synthétisé par les bactéries lors du manque de fer dans le milieu. Quand la concentration en fer du milieu dépasse environ 10^-6 mol/L la protéine FUR se lie à l'ion, se dimérise et entraîne l'activation de son mécanisme d'inhibition. Avant ce seuil, l'inhibition par la protéine FUR est supprimée, ce qui entraîne indirectement les gènes en aval.