Consultation of experts

Discussion with Gaël Nicolas

Professor Gaël Nicolas is a French scientist who is working on the regulation of hepcidin expression. He described in 2001 for the first time the role of this hormon in the regulation of iron homeostasis.
(See Gaël Nicolas resume for more information)
La réunion s'est déroulée à l'Institut Cochin, ce mardi 18 juin 2013 de 10h00 à 11h45, entre les participants indiqués ci-dessus. Après un tour de table pour nous présenter, Nicolas et Emiel (veuillez me pardonner si je fais des erreurs au niveau des orateurs) ont présenté le but de cette compétition internationale ainsi que l'iGEM Evry 2013. Il y a été clairement mentionné l'aspect pluridisciplinaire qui, selon moins, est particulièrement intéressant : de ce que j'ai pu retenir, le projet comporte une partie ingénierie, une partie de modélisation informatique et/ou mathématique, une réflexion éthique et philosophique sur l'impact sociétale avec une étude des marchés potentiels concernés par la visée applicative du projet. Guillaume a décrit l'hémochromatose puis a présenté la stratégie expérimentale pour fabriquer une bactérie capable de chélater le fer. Le but est de créer une bactérie produisant une quantité très importante du sidérophore au moment où arrive le pulse de fer alimentaire (au moment du repas donc). Je n'ai pas retenu exactement la stratégie technique si ce n'est qu'elle est inductible par l'IPTG (un analogue du lactose). D'ailleurs après réflexion, une fois que des modèles murins seront testés il peut tout à fait être envisagé de faire boire à la souris +/- de lactose (via un gavage) afin d'activer ou d'inactiver l'opéron lactose qui contrôle l'expression du sidérophore : dans le futur il suffirait alors au patient de prendre une pilule de ce probiotique avec un verre de lait ! Une autre stratégie visant à implanter dans la membrane bactérienne des peptides capables de lier le fer a été proposée, mais il a été reconnue qu'elle était vraisemblablement plus difficile. Je partage cet avis. Léni a présenté la partie concernant la modélisation avec différents aspects : 1/ modéliser la croissance des bactéries qui chélatent le fer. 2/ Risque pour le patient. 3/Quantité de fer chélatée. 4/ Modéliser l'instestin. Un dernier aspect évoqué est celui d'expérimentation en flux liquide continu : les bactéries "recombinantes" seraient bloquées dans des microcanaux et elles recevraient un régime plus ou moins riche en fer. L'intérêt de l'expérience est de créer et mimer, d'une certaine façon, une absorption de fer par la bactérie qui soit dynamique (le bol alimentaire dans lequel se trouve le fer alimentaire se déplace vite et reste peu de temps en contact dans le duodénum). J'ai ensuite voulu attirer l'attention sur certains poins, notamment : - la pénétrance clinique incomplète de l'hémochromatose avec mutation homozygote HFE C282Y. Une français sur 300 est homozygote pour la mutation HFE C282Y mais tous ne développent pas une hémochromatose. Cela réduit donc le marché des hémochromatoses pour la visée applicative. - j'ai insisté sur la pauvreté naturelle du duodénum en bactéries (seulement entre 10 et 1000 bactérie par gramme de matière). Emiel a souligné que cela pouvait représenté un avantage. Il a raison. - plus encore que l'hémochromatose, la thalassémie semble plus adéquate pour une visée applicative d'une bactérie crée par l'iGEM Evry 2013. Pour rappel : les thalassémies sont des anémies sévères dues à un défaut de production de l'une des globines (alpha ou beta) de l'hémoglobine. Il y a un donc un défaut de production des globules rouges. Le seul traitement efficace pour améliorer cette anémie est de transfuser les patients. Mais chaque transfusion apporte une quantité de fer énorme : 200 mg (pour comparaison la quantité de fer totale chez un humain oscille entre 3 et 5 grammes - soit le poids d'un clou !). Après quelques dizaines de transfusion le patient développera donc une surcharge en fer que l'on dit "secondaire" (car secondaire aux transfusions). Deuxième problème majeur chez ces patients. Leur organisme interprète mal cette anémie et pense que si elle est en place c'est parce qu'il n'y a pas assez de fer. Il se met alors à complètement réprimer la synthèse de l'hormone hepcidine (dont le rôle est, entre autre, de freiner l'absorption du fer alimentaire). La conséquence est une absorption massive du fer alimentaire (10 à 20 fois plus qu'une personne saine). Du fait de cette absorption de fer la surcharge devient encore plus grave. Ce qui est catastrophique c'est qu'on ne peut pas saigner les thalassémiques puisqu'ils sont anémiques ! Le seul traitement pour diminuer cette surcharge qui les tue c'est l'administration sous perfusion (durée de la perfusion : 12 heures) d'un chélateur de fer et cela 5 jours par semaine. C'est donc extrêmement contraignant. L'utilisation du chélateur de fer oral Exjade (Deferasirox) est problématique à cause d'effets secondaires potentiellement très graves (il est activement surveillé par l'AFSSAP). J'insiste sur le fait que les traitements à base de chélateur de fer sont des traitements à vie chez la thalassémiques car ils meurent majoritairement de leur surcharge en fer et peu des conséquences de l'anémie. Une visée applicative envers les thalassémies me semble dont beaucoup plus pertinente et "intéressante" du point de vue de l'impact sociétal (= du point de vue du patient thalassémique) cela d'autant plus que bien que semblant très archaïque la saignée chez les hémochromatosiques primaires est très efficace. Et encore une fois on ne peut pas saigner les thalassémiques. On peut considérer que les thalassémiques sont des personnes très gravement malades et que des alternatives thérapeutiques sont vivement souhaitées. *** Pour bénéficier du témoignage des thalassémiques vous devez contacter l'association de malades. N'ayant pas ses coordonnées je vous suggère soit de chercher sur internet, soit de contacter François FAURISSON qui connait cette association : francois....@inserm.fr J'ai eu un long entretien avec lui concernant une enquête sur la relation entre les chercheurs et les associations de malades. Peut-être se souviendra t-il de moi. *** Nous avons ensuite entamé une discussion ouverte et une série de questions/réponses. Au cours de celle-ci de très nombreuses questions m'ont été posées, témoignant d'une curiosité scientifique de tout le monde dont le but semble, à l'évidence, de rendre le projet encore plus efficace. Ils m'ont tous semblés prêts à prendre en considération certaines difficultés mentionnées ci-dessus. Néanmoins il ne faudrait pas que ces difficultés rendent le projet "infaisable" et voulant le rendre trop parfait. Le temps pour le monter est très court et il faut sans doute faire des choix (Nicola sinsistant sur le fait qu'il faut faire quelque chose de simple et je suis d'accord sur ce point). Je n'ai pas retenu toutes les questions mais en voici quelques unes en vrac : Q1 : Est ce qu'un modèle murin d'hémochromatose est disponible chez vous et est ce qu'on pourrait y avoir accès ? R1 : Oui tout à fait. Cela ne me semble pas poser de problème. Q2 : Comment administrer la bactérie à la souris ? R2 : Le plus simple est par gavage. Q3 : C'est un geste que vous maitrisez ? R3 : Oui tout à fait. Q3 : Quelle quantité de fer absorbe un patient hémochromatosique. R3 : On considère que c'est 10 fois plus qu'une personne saine. Une alimentation équilibrée de type européenne apporte 20 milligrammes de fer mais seul 1 milligramme est absorbé. Dans l'hémochromatose on considère que cela peut monter à 10 milligrammes et même plus dans les cas les plus sévères. Q4 : Serait-il intéressant d'agir directement sur l'hormone hepcidine ? R4 : Oui. Mais c'est peu "hors sujet" par rapport au projet proposé là à moins de trouver une bactérie qui agisse directement sur l'hepcidine (nous avons alors discuté du fait que l'hepcidine est aussi un peptide anti-microbien et que son expression est fortement augmentée lors d'une inflammation). Q6 : Serait-il intéressant de bloquer le fer sous sa forme Fe3+ dans la nourriture ? R6 : Oui c'est une bonne idée. On peu aussi envisager une stratégie visant à inactiver l'une des protéines impliquées dans le transport du fer par les entérocytes du duodénum. Q7 : Quelle est l'affinité de la ferroportine pour le fer ? R7 : On n'en a aucune idée (je précise maintenant que sa structure 3D est inconnue. Presque 15 ans après sa découverte il existe encore une controverse pour savoir si son extrémité C-terminale est cytoplasmique ou à l'extérieure de la cellule !!!). Q8 : Serait-il intéressant de modéliser l'homéostasie du fer des mammifères ? R8 : Oui beaucoup. D'autant plus que c'est un domaine totalement inexploré. Je vous encourage à le faire ou à en parler. De mon côté j'ai insisté sur le côté novateur de ce projet puisqu'il fait rejoindre deux thématiques actuellement séparées : l'homéostasie du fer du microbiote et l'homéostasie du fer des mammifères. Je n'ai aucun doute qu'il existe des relations entre elles deux et qu'il s'agit là d'un sujet d'avenir qui sera très productif dans les prochaines années. Sachant qu'il y a tout à y découvrir chaque projet et chaque expérience apportera son lot de données nouvelles. Un long voyage commence toujours par un pas ! Nous avons également évoqué la possibilité de mélanger la bactérie recombinante directement dans les aliments ("Passe moi le sel et passe moi les bactéries" - Guillaume) de façon à ce qu'elle piège le fer bien avant de ne se retrouve dans le duodénum. Quelqu'un a demandé s'il est possible de bénéficier du témoignage d'un patient qui supporterait mal les saignées et qui serait intéressé par le dévelopement d'une alternative thérapeutique. J'ai suggéré de contacter l'Association Hémochromatose France qui est une association de plusieurs milliers d'hémochromatosiques. Elle est dirigée par le professeur Henri Michel. Un bulletin de l'association est publié régulièrement. On peut y lire régulièrement les témoignages de ces patients. Je ne manquerai pas de vous faire parvenir les prochains bulletins que je reçois (probablement le prochain au cours de l'été - il me faudrait une adresse postale !). J'ai également suggéré de contacter le professeur Pierre Brissot qui est un médecin hépatologue/chercheur de Rennes constamment au contact des malades. Comme convenu veuillez trouver ci-jointe la revue dont je vous ai parlée et intitulée : "Iron-responsive bacterial small RNAs: variations on a theme". Je joins également une revue que j'ai écrite en 2009 sur la régulation de l'homéstasie du fer chez les mammifères (Homme, souris). L'éditeur m'avait demandé d'écrire une revue pour les personnes ayant très peu de connaissances dans le domaine. Elle est donc relativement simple. D'autres, plus complexes, sont évidemment disponibles. Enfin je vous suggère fortement de contacter la société Vifor pour tenter d'établir un sponsoring. Divers : Un aspect n'a pas été discuté : l'apport de fer sous forme héminique (= contenu dans la viande) est très importante. N'oubliez pas de vérifier la constante d'affinité de l'aérobactine et de l'entérobatine pour le fer :o))) Bonne chance à tous. Je vous souhaite que ce concours renforce votre passion scientifique et que vous profitiez à fond de cette expérience enrichissante et rare. Enfin je vous souhaite bien entendu d'accéder en finale.

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