Projet YRE 99-2000 à Genève

Le Diabète

Par Danièle Allali et Muriel Thevenaz Collège Calvin, Nov 99

English Abstract

Table des Matières

Introduction

1. Le Diabète
2. Les Problèmes Causés par le Diabète
3. Le Génie Génétique

Le Diabète

1. Le Diabète insulino-dépendant
2. Le Diabète non insulion-dépendant

Les Traitements du Diabète

1. Les anciens Traitements
2. Les Traitements actuels
3. Les Traitements envisagés

Conclusion

1. Des espérances pour le futur...
2. Les Problèmes éthiques

Bibliographie

1. Livres
2. Adresses Internet
3. Autres Sources

Introduction

Le Diabète

Le diabète, une des plus célèbres maladies endocriniennes (c'est-à-dire ayant à voir avec les hormones), fait des ravages dans le monde. Aujourd'hui, plus de 100 millions d'humains sont atteints.

A première vue, le diabète, caractérisé par un taux anormalement élevé de glucose dans le sang (plus de 1[g/l]), peut sembler être une maladie bénigne. Cependant, il s'avère qu'elle entraîne de nombreuses complications, tant au niveau des vaisseaux sanguins (qu'ils soient gros ou petits) que des nerfs et des yeux. En l'absence de traitement, cela peut aller jusqu'à réduire l'espérance de vie des malades... (cf. annexe 6)

Les Problèmes Causés par le Diabète

problèmes circulatoires :

Le diabète stimule le dépôt de cholestérol sur les parois artérielles, augmentant ainsi les risques d'infarctus du myocarde, l'hypertension artérielle, les accidents vasculaires cérébraux et l'artérite des membres inférieurs. (cf. annexe 6)

problèmes oculaires :

En endommageant les capillaires, le diabète provoque une maladie de la rétine, appelée rétinopathie, qui est la première cause de cécité irréversible dans les pays industrialisés.

Par ailleurs, il peut également engendrer des glaucomes, maladie de l'œil qui détériore le nerf optique. (cf. annexe 6)

autres problèmes :

Le diabète entraîne aussi des insuffisances rénales chroniques et sensibilise les malades aux infections buccales, cutanées, et gynécologiques. (cf. annexe 6)

Le Génie Génétique

Les grands moyens s'imposent donc pour éradiquer le diabète de la surface du globe. Le génie génétique pourrait arriver à bout de nombreuses maladies, et notamment de celle qui nous intéresse...

" Le génie génétique est une technologie qui facilite la compréhension des lois régissant le développement des êtres vivants et qui concourra peut-être à leur maîtrise. Il débouche sur des applications touchant des domaines aussi divers que l'environnement, l'agriculture, l'alimentation et la santé."

" [Il s'agit d'] un ensemble de techniques qui permet

• d'identifier
• d'isoler
• de transférer
• de modifier de manière contrôlée

le matériel génétique.2

2[Cette technologie] ne tombe pas du ciel; c'est une science née du long développement de la biologie et enracinée sur un travail de plusieurs siècles, de la découverte des micro-organismes à l'aide des premiers microscopes jusqu'à la biologie moléculaire.

C'est en 1868 que Friderich Miescher a découvert l'ADN. En 1953, Watson et Crick ont élucidé sa structure et établi le modèle de la double hélice. L'année 1961 marque la découverte du code génétique qui a permis de comprendre que le langage simple de l'ADN correspond au plan de construction de l'organisme vivant. Les endonucléases (= enzymes servant aux bactéries à dégrader l'ADN d'organismes parasites), isolées par le Suisse Werner Arber en 1970, sont devenues pour les chercheurs de véritables "ciseaux" biologiques permettant de découper l'ADN de n'importe quel organisme en petits morceaux très précis. Ainsi, le génie génétique est une technique qui s'est construite peu à peu et qui s'intègre dans l'histoire de la biologie. >>

" Cette technologie puissante stimule l'imagination de l'Homme qui, de tout temps, a rêvé de créer des êtres chimériques. Mais si elle suscite beaucoup d'enthousiasme à cause du formidable potentiel qu'elle recèle, elle génère aussi craintes et questions : cette technologie et ceux qui l'utilisent sont-ils suffisamment contrôlés par les lois ? les applications du génie génétique sont-elles toujours un bénéfice pour la collectivité et satisfont-elles aux critères éthiques et moraux ? les scientifiques réalisent-ils le potentiel qu'ils ont entre les mains ? Ces questionnements sont à l'origine du débat passionnel qui occupe aujourd'hui le public et les médias." (cf. annexe 1)

 

Le Diabète

On distingue deux différents types de diabète, selon que la dégénérescence se situe au niveau du taux d'insuline produite (qui est l'hormone permettant aux cellules d'absorber le sucre, donc de réguler le taux de glucose dans le sang), ou à celui des cellules mêmes, qui deviennent insensibles à cette hormone.

Le Diabète insulino-dépendant

nature de la maladie

Aussi appelé diabète juvénile, ou diabète de type 1, il consiste en une incapacité du pancréas à sécréter suffisamment d'insuline. Cette déficience est générée par une destruction naturelle par le corps (d'où son appellation de maladie auto-immune) des cellules sécrétant cet hormone : les cellules bêta.

Ce diabète se manifeste principalement durant l'enfance ou l'adolescence, engendrant la nécessité d'un traitement à vie.

causes

Outre l'aspect héréditaire, on connaît aussi des facteurs extérieurs qui pourraient favoriser cette maladie.

Les médecins ont notamment remarqué qu'un diabète juvénile pouvait se déclarer suite à certaines maladies infectieuses (comme l'hépatite, la mononucléose infectieuse, ou encore, la rubéole congénitale).

Les infections virales du pancréas pourraient elles aussi engendrer la maladie par deux mécanismes différents : soit par une attaque inflammatoire directe des cellules bêta, soit par une destruction de ces cellules par le système immunitaire, qui cherche à se protéger du virus menaçant. Cependant, cette relation entre l'infection de l'organe et la contraction du diabète n'est qu'hypothétique.

Enfin, l'absorption de produits laitiers seraient éventuellement un facteur de risques, puisqu'on trouve dans le lait une molécule engendrant une réaction immunitaire qui détruirait finalement les cellules bêta. Cependant, la dégénérescence ne provient pas uniquement de cette dernière cause évoquée, puisqu'un grand nombre de personnes boivent du lait, et seulement quelques unes d'entre elles deviennent diabétiques. (cf. annexe 6)

gènes impliqués

Les scientifiques ont pu démontrer que différents gènes sont en partie responsables du diabète (d'où son hérédité). Une recherche est donc en cours afin de les déterminer. Pour cela, on analyse le code génétique de diabétiques, puis on le compare à celui de personnes saines, examinant ce qui diffère. Certains de ces gènes sont ainsi déjà connus :

gènes HLA : Ces gènes permettent au système immunitaire de reconnaître les antigènes. Une défaillance à ce niveau peut donc entraîner une destruction des cellules bêta, alors considérées par le corps comme étrangères.

gène CTLA4 : La protéine CTLA4 est aussi impliquée dans la régulation du système immunitaire. La conséquence d'une déficience de ce gène est par conséquent similaire à celle évoquée ci-dessus.

région du gène de l'insuline : Bien que la structure de l'hormone de l'insuline ne soit, dans le cas d'un diabète juvénile, pas anormale, la région dans laquelle elle est codée génétiquement peut présenter un intérêt médical pour les chercheurs. En effet, même si cette région du génome diverge d'un individu à l'autre, certaines caractéristiques spécifiques pourraient être la cause de ce diabète. (cf. annexe 3)

Le Diabète non insulino-dépendant

nature de la maladie

Ce diabète est aussi appelé diabète gras, ou diabète de type 2. Il se caractérise par le fait que ce n'est pas la production d'insuline qui fait d'abord défaut, mais la capacité des cellules de l'organisme à absorber le glucose, en raison d'une insensibilité à cette hormone. Il en résulte un taux élevé d'insuline dans le sang, et, par feed back (signal permettant au corps de contrôler la production de ses hormones), l'hypophyse communique au pancréas qu'il doit produire moins d'insuline, générant par la suite une défaillance à ce niveau-là aussi.

Ce type de diabète atteint surtout les personnes de plus de 40 ans.

causes

Pour le diabète gras, les causes extérieures consistent en une alimentation non surveillée (beaucoup de personnes obèses contractent cette maladie), ainsi qu'un manque d'exercice physique. Cependant, là aussi le facteur de l'hérédité n'est pas négligeable...
De plus, les risques augmentent avec l'âge.

gènes impliqués

Comme pour le diabète insulino-dépendant, certains gènes sont à l'origine des déficiences:

gène de la glucokinase : La glucokinase est une enzyme permettant aux cellules du foie (principalement chargées de l'absorption des sucres, tout comme les cellules musculaires et les cellules graisseuses) de capter le glucose. Elle est aussi chargée d'informer le pancréas dès que le taux de sucre dans le sang dépasse la limite des 1 [g/l], afin que les cellules bêta produisent de l'insuline en conséquence. Une déficience du gène codant cette enzyme est donc directement source de diabète.

gène du glucagon : Le glucagon est une hormone contrôlant la production de glucose par le foie et régulant la sécrétion d'insuline. Son action sur les cellules se fait à l'aide d'un récepteur dont le gène se situe sur le chromosome 17. Les scientifiques ont observé qu'une mutation de ce gène est généralement impliquée dans certains cas de diabète. En effet, si le gène est déficient, l'hormone ne pourra pas accomplir sa tâche.

gènes de la région de la phosphoenopyruvate carboxykinase (PEPCK) : La PEPCK est une enzyme régulée par l'insuline : son activité diminue quand le taux de glucose dans le foie s'accroît. Les scientifiques supposent qu'un gène localisé dans la région de l'ADN codant pour cette enzyme serait impliqué dans le diabète de type 2, bien qu'aucune mutation de la PEPCK proprement dite n'ait pu être prouvée.

gène de la glycogène-synthase : En temps normal, lorsqu'il y a trop de glucose dans le sang, les cellules du muscle, du foie, et du tissu adipeux (cellules graisseuses) absorbent le surplus de glucose et le transforme en glycogène, afin de pouvoir l'utiliser en cas de besoin. Pour cela, ils emploient l'enzyme de la glycogène-synthase. Si une mutation s'opère au niveau du gène codant cette enzyme, les cellules se voient donc dans l'incapacité d'effectuer cette transformation.

ADN mitochondriale : Les mitochondries possèdent leur propre ADN. Des anomalies de ce dernier ont souvent été identifiées en cas de diabète. (cf. annexe 3)

Les Traitements du Diabète

Les anciens Traitements

de tous les cas de diabète

Déjà à l'époque, le traitement basique de tout diabétique s'est mis en place. Il consiste en une diète stricte et un contrôle particulier des quantités de sucre absorbées (avec une vérification régulière par prise de sang).

Cette diète est encore aujourd'hui observée par les malades, et elle s'ajoute à tout autre traitement.

du diabète de type 1 seulement

En raison de l'incapacité du malade à produire de l'insuline, la seule solution envisageable est une infiltration quotidienne de l'hormone faisant défaut. Au début du siècle, l'insuline utilisée provenait de pancréas de bœufs et de porcs. Cependant, le nombre de diabétiques augmentait continuellement et le rendement n'était pas suffisant pour traiter tous les malades. De plus, les anticorps humains pouvaient neutraliser l'action de cette hormone étrangère. (cf. annexe 5)

Les Traitements actuels

du diabète de type 1, par génie génétique

Aujourd'hui, suite à la découverte du gène codant l'insuline, nous pouvons fabriquer cette hormone en quantité illimitée à l'aide du génie génétique. Le principe est le suivant :

Tout d'abord, il faut extraire l'ADN de cellules humaines saines.

Ensuite, il s'agit de le dupliquer grâce à l'enzyme de la polymérase (dont c'est le principe même), afin d'avoir du matériel sur lequel travailler.

Par la suite, le gène codant l'insuline est prélevé sur l'ADN au moyen d'une enzyme de restriction spécifique.

Puis, à l'aide d'enzymes, ce gène est minutieusement intégré à un plasmide (fragment d'ADN circulaire que l'on trouve dans une bactérie, isolé du reste du génome, donc plus facilement prélevable).

Ce plasmide, une fois modifié, est réintroduit dans la bactérie.

Désormais, celle-ci produit donc de l'insuline, puisqu'elle " lit " le gène la codant.

De plus, en se reproduisant, la bactérie " copie " aussi le gène inséré.

Ainsi, la souche s'agrandit, produisant un nombre toujours plus grand d'insuline.

Les bactéries sont ensuite détruites afin de ne conserver que l'insuline, désormais susceptible d'être administrée aux malades.

Les avantages de cette technique sont multiples...

Tout d'abord, le travail est plus simple : après avoir inséré le gène codant l'insuline à l'intérieur de la bactérie, la souche pourra produire une grande quantité de l'hormone désirée. En effet, les bactéries se reproduisent à une vitesse fulgurante, et les hommes maîtrisent bien ce genre de " culture ".

De plus, aucuns risques de rejet n'est à envisager, puisque le gène codant l'insuline est d'origine humaine. (cf. annexe 7)

 du diabète de type 1, par greffe

Un autre traitement est proposé à certains malades atteints du diabète juvénile : il consiste à greffer un pancréas au sujet. Ce nouvel organe, provenant d'une personne saine, produit alors l'insuline voulue.

Cependant, cette opération est lourde et les risques de rejet ne sont pas négligeables. C'est la raison pour laquelle ce traitement n'est proposé qu'à un nombre restreint de malades, généralement aussi demandeurs de reins, puisqu'un des leurs (ou même les deux) est endommagé par le diabète (cf. Les problèmes causés par le diabète : autres problèmes) (cf. annexe 4)

du diabète de type 2

Actuellement, ce diabète est traité par une prise régulière de médicaments augmentants la production d'insuline, générant un accroissement du nombre de récepteurs. Les cellules peuvent ainsi absorber le surplus de glucose.

Dans certains cas, le malade est même contraint de s'injecter de l'insuline. La fonction reste cependant semblable.

Les Traitements envisagés

de tous les cas de diabète

Une des recherches en cours, mais qui n'a de loin pas encore abouti, consiste à dépister tous les gènes responsables de la maladie (cf. Le diabète insulino-dépendant et le diabète non insulino-dépendant : gènes impliqués). Une fois ce travail effectué, il serait possible de détecter la susceptibilité d'un patient à contracter le diabète.

On pourrait alors prévenir cette maladie en changeant le patrimoine génétique même, par exemple sur un foetus, ce qui immuniserait non seulement le malade éventuel, mais aussi toute sa descendance.

Pour le moment, il nous manque la technique nécessaire pour effectuer un travail si minutieux. De plus, le diabète étant une maladie polygénique (c'est-à-dire touchant plusieurs gènes), le travail de dépistage est long et assidu. Actuellement, un groupe de chercheurs est en train de déterminer précisément tout le génome humain. Ils devraient terminer leur travail d'ici 2005.

du diabète de type 1 seulement, par génie génétique

Parmi les différents traitements envisagés, c'est celui-ci qui est le plus abouti. Il consiste à introduire dans le foie des plasmides de bactéries génétiquement modifiés (cf. Les traitements actuels : du diabète de type 1, par génie génétique). Dans ce but, on utilise les bactéries E.coli, que l'on trouve dans l'intestin.

Pour permettre aux plasmides d'entrer dans les cellules du foie, on les intègre à des liposomes, sorte de gouttelettes de graisse. Ces liposomes se fixent sur les parois des cellules, libérant les plasmides, qui produiront ainsi l'insuline voulue.

L'expérience fonctionne déjà sur les rats.

L'avantage que présente ce traitement par rapport au précédent est le suivant : le malade n'a plus besoin de s'injecter de l'insuline quotidiennement, puisque le gène codant cette hormone fait désormais partie de son patrimoine génétique. En se multipliant, les cellules copieront aussi les plasmides insérés.

Cependant, il convient de préciser que seules les cellules du foie sont alors capables de produire de l'insuline. Le malade n'immunise donc pas sa descendance... (cf. annexe 7)

du diabète de type 1 seulement, par greffe

Puisqu'une greffe du pancréas entier représente une opération difficile et lourde en conséquences, il serait envisageable de ne greffer que des îlots de Langerham, où se situent les cellules bêta. En effet, nous sommes aujourd'hui capables de les isoler du reste de l'organe.

L'expérience semble fonctionner sur les rats et les chiens, mais les essais effectués sur les humains ne sont pas encore concluants : la quantité de cellules requises est trop élevée et la greffe s'avère trop importante. En effet, environ 500'000 îlots sont nécessaires pour un adulte de 70 kg, ce qui représente la moitié des cellules bêta d'un pancréas.

De plus, comme pour la greffe de l'organe entier, il est difficile de trouver un nombre de donneurs suffisant pour soigner tous les malades. On envisage donc de se tourner vers des pancréas de porcs, animal dont le taux de glycémie (c'est-à-dire le taux de sucre dans le sang) est proche du notre, et dont l'insuline est presque identique. (cf. annexe 3)

 Conclusion

Des espérances pour le futur...

En définitive, bien qu'on puisse aujourd'hui lutter contre le diabète afin d'en atténuer les effets, c'est uniquement possible par un traitement quotidien (absorption de médicaments ou injection d'insuline).

Pourtant, on peut espérer une guérison totale des diabétiques, grâce à cette nouvelle science qu'est le génie génétique. Une éradication totale de la maladie est même envisageable.

Cependant, puisqu'elle touche la nature même des être (l'ADN), une grande polémique est soulevée par l'utilisation de plus en plus fréquente de cette technique...

Les Problèmes éthiques

Aspects négatifs du Génie Génétique

L'utilisation d'animaux à des fins expérimentales : Il s'agit là d'un problème plus général, puisque cet argument était déjà utilisé dans d'autres contextes, avant même qu'on parle du génie génétique. Il reste néanmoins valable...

La modification de la nature même des êtres : Le patrimoine génétique est l'identité même de l'individu, puisqu'il diffère d'un être vivant à l'autre. Il le caractérise. En le modifiant, on privilégie donc consciemment certaines caractéristiques. Du moment que ça ne concerne qu'une partie du corps d'un seul individu, et cela à des fins médicales, le problème ne se pose pas. Mais si l'on en vient à toucher à un embryon, jusqu'où peut-on aller ?

Les répercutions à long terme : Le génie génétique est une science très récente et il est donc difficile de savoir quelles conséquences il peut y avoir à long terme : disparition de la biodiversité, mutations génétiques, engendrant même de nouvelles maladies éventuelles, etc. (cf. annexe 2)

Aspects positifs du Génie Génétique

La production illimitée de médicaments et vaccins : Nous avons vu que, grâce au génie génétique, il est possible de produire de grandes quantités d'insuline par le biais de souches bactériologiques. Mais ce n'est pas tout : par le même procédé, nous pouvons aussi faire des vaccins (contre l'hépatite B et la coqueluche, par exemple), d'autres hormones (pour lutter contre le nanisme), et même des interférons (contre le cancer).

La xénotransplantation : En modifiant aujourd'hui certains gènes d'animaux choisis, il serait possible de résoudre deux grands problèmes de la médecine actuelle : le rejet des greffes, ainsi que le nombre peu élevé de donneurs d'organes. En effet, les animaux génétiquement modifiés posséderaient à long terme des organes à caractéristiques humaines, que l'on pourrait alors utiliser.

La lutte contre le SIDA : Par la trithérapie, qui est une utilisation du génie génétique, on peut aujourd'hui améliorer avec succès la vie d'une personne atteinte du SIDA.

Le traitement préventif de maladies : Après une évolution spectaculaire de la médecine, qui débuta au siècle dernier, les recherches ont plus ou moins stagné. Aujourd'hui, grâce au génie génétique, de nouvelles portes s'ouvrent à la médecine... En effet, il serait envisageable de traiter les maladies graves avant même qu'elles ne se déclarent en faisant muter les gènes responsables. Ainsi certaines maladies, aujourd'hui dévastatrices, pourraient être éradiquées du globe à jamais... (cf. annexe 2)

Notre point de vue

D'après nous, une nuance s'impose : le génie génétique touchant à l'agriculture ne nous semble en effet pas moral. C'est pourquoi nous avons décidé de traiter de son aspect plus médical, qui, bien qu'il nécessite un certain contrôle afin de ne pas tomber dans l'immoral, est une science à développer...

Bibliographie

Livres

Harrison, médecine interne

De Isselbachel, Braunwald, Wilson, Martin, Fauci et Kasper

Edition Arnette, France, septembre 1995

Sur la Recherche et l'Hérédité

Article de Jean-Louis Guénet Société d'éditions scientifiques, n.l., février 1985

La maladie ne désarme pas... ne désarmons pas la médecine

D'auteurs multiples Georg éditeur, Genève, avril 1998

Adresses Internet

http://www.unil.ch/gybn/Matieres/biol/G-genetic.html

http://www.cath.ch/dossier/gene/gen4.html

http://www.frm.org/Scientifique/Sujetsfond/diabete/diabete2.htm

http://www.diabetes.ca/franc/vivre/latra.htm

Autres Sources

Cours de 3^ème année de Monsieur Cattin, 1999/2000

Cours de 3^ème année de Monsieur Lombard, 1999/2000