Du fossile vivant à la high-tech

La limule ou crabe fer à cheval (Limulus polyphemus) est un véritable fossile vivant comme le coelacanthe. Ces bestioles bizarres pullulaient déjà il y a un demi milliard d’années et si je dis bestioles bizarres c’est tout simplement parce que ce ne sont pas des crabes mais des parents éloignés des araignées et des scorpions. De plus ils ont le sang bleu et quatre paires d’yeux comme les araignées et en plus un œil spécial isolé qui détecte les UV. Bizarres, oui, j’ai bien dit bizarres … Mais ce qui est encore plus remarquable c’est la propriété de ce « sang » bleu qui doit sa couleur à un pigment se liant fortement à l’oxygène, l’hémocyanine, contenant du cuivre alors que l’hémoglobine contient du fer. Mais la bizarrerie de la limule ne s’arrête pas là. Ce sang bleu contient aussi des globules bleues (amebocytes) et ce sont ces dernières qui sont d’une utilité majeure en médecine car elles renferment des protéines bizarres qui présentent la propriété unique de se gélifier au contact des bactéries, un genre de facteur de coagulation appelé coagulogène qui a pour rôle d’immobiliser les bactéries et ainsi de protéger la limule, une sorte de système défense antimicrobien rudimentaire mais d’une rare efficacité.

Avant la découverte des propriétés du sang bleu des limules, les pyrogènes ou endotoxines pouvant se trouver dans n’importe quelle préparation biologique injectable étaient mesurés en inoculant un échantillon à des lapins et en mesurant s’ils avaient de la fièvre, simple mais très coûteux et long parce qu’ils ne pouvaient être utilisés qu’une seule fois et passés ensuite au four. On imagine le carnage car il fallait des élevages spéciaux pour fournir les laboratoires pharmaceutiques et c’était parfois des milliers de lapins sacrifiés chaque semaine pour effectuer ces tests de recherche des pyrogènes ou toxines bactériennes afin de certifier la qualité des produits biologiques à usage thérapeutique. Le sang bleu des limules a donc été utilisé pour mettre au point un test strictement standardisé appelé LAL, acronyme de « Limulus Amebocyte Lysate » relativement simple à mettre en œuvre et encore maintenant universellement utilisé.

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La première étape consiste donc à carrément saigner les limules (voir l’illustration ci-dessus tirée de Business Insider) puis récupérer les amebocytes par centrifugation, les faire éclater (lyser) dans de l’eau distillée et le liquide résultant est utilisé pour les tests de recherche de pyrogènes. Ce test est d’une efficacité extraordinaire puisqu’il est capable de détecter une partie par milliard en poids d’une toxine bactérienne, autant dire presque rien. Mais le gros problème est que saigner ces limules presque à blanc-bleu puis les relâcher loin de l’endroit où elles ont été capturées pour diminuer le risque d’une nouvelle saignée qui pourrait leur être fatale ne suffit pas. Des études ont montré que près de 20 % de ces bestioles bizarres succombaient à ce mauvais traitement. Pourquoi ne pas faire appel au génie génétique ou plus précisément à des organismes génétiquement modifiés (OGM) pour produire l’équivalent du lysat des amebocytes. On a bien abandonné l’extraction de l’insuline de porc quand la production de l’authentique insuline humaine a finalement été réalisée avec des levures génétiquement modifiées ( http://www.idf.org/about-insulin-0 ). Certes les cinq firmes impliquées dans ce business juteux de production du LAL ne sont pas vraiment d’accord puisqu’un litre de lysat est vendu 15000 dollars mais si la population de limules venait à chuter ce business disparaîtrait et avec lui les tests LAL. D’où cette approche génétique mais qui n’est pas aussi simple qu’on pourrait le croire car le processus de coagulation fait intervenir trois facteurs différents et le coagulogène pour finalement faire apparaître le caillot caractéristique facilement détectable. Une équipe de biologistes de l’Université de Singapour a donc réussi à produire avec des levures l’un des facteurs impliqué dans le processus en couplant l’essai à une molécule développant une couleur bleue par fluorescence dans l’essai rendant la technique encore plus sensible. Les curieux peuvent aller voir cette publication ( http://www.horseshoecrab.org/research/sites/default/files/TIBTECH-rFC.pdf ) ou se reporter au site de la firme Lonza ( http://www.lonza.com/campaigns/pharmabiotech/pryogene-rfc-evaluation-program.aspx ) qui commercialise ce test LAL sous le nom de PyroGene.

Non seulement les limules pourront vivre tranquilles mais le test est très spécifique et ne souffre pas de l’inconvénient des faux positifs toujours très gênants car pouvant conduire à des erreurs de diagnostic pouvant être fatales pour les malades. La société allemande Hyglos est aussi sur le marché avec le kit de test EndoLISA ( http://www.pinterest.com/endotoxintest/endotoxin-detection-recombinant-factor-c/ ).

Mais il n’y a pas que la limule qui ait imaginé un système de défense aussi efficace contre les bactéries il y a aussi la grenouille africaine commune bien connue des embryologistes et des biologistes Xenopus laevis. Les œufs de cette grenouille ont été observés par des générations d’étudiants pour noter la croissance de l’embryon qui ressemble à s’y méprendre à l’embryon humain au moins dans les premiers stades de son développement. Certains se souviennent aussi du test de grossesse dit de la « grenouille ». C’est le même batracien qui était utilisé dans ce test car l’urine des femmes enceintes induit une ovulation chez la femelle du xénope sous l’effet des énormes quantités de la choriogonadotropine (HCG) présentes dans l’urine. Autant dire que les grenouilles africaines sont maintenant tranquilles puisque l’HCG est détectée dans l’urine pour les tests de grossesse à l’aide d’un petit papier qui se colore en présence d’HCG.

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Les grenouilles africaines présente la particularité d’être résistantes à de nombreuses bactéries en sécrétant sur leur peau des petits peptides bactéricides. Des ingénieurs en biotechnologie de l’Université de Princeton ont appliqué ce mécanisme de résistance qui est rudimentaire mais aussi d’une rare efficacité en synthétisant ces petits peptides et en les fixant sur un substrat électronique utilisé pour réaliser des diodes. Quand on expose ce détecteur à des bactéries ou des endotoxines un courant électrique apparaît et est amplifié pour donner un signal quantitatif, aussi simple que ça ( http://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-10/pues-nsd101910.php ).

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Bonne nouvelle pour les limules et aussi les oiseaux migrateurs qui se nourrissent de leurs œufs, en particulier les bécasseaux maubèche (Calidris canutus) qui migrent depuis l’extrémité sud de l’Amérique du Sud vers les côtes du Massachusetts pour se goinfrer d’oeufs de limules.

Source : inspiré d’un article de Business Insider

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