Biochimie et biologie moléculaire
par J-P. NICOLAS
Au cours de ces trente dernières années, la véritable révolution médicale survenue à la fin de la seconde guerre mondiale, où comme le signale le Pr. Jean Rosa, la médecine est passée de « l'artisanat à la haute technologie », s'est poursuivie en s'accélérant encore.
Cette évolution est tout d'abord la conséquence du progrès des sciences exactes et de leurs applications technologiques : électrophorèse, chromatographie, spectrométrie, physique nucléaire, informatique, automatisation, etc., mais également des retombées des progrès de la Biologie avec l'apparition des immunodosages et les applications des manipulations des acides nucléiques, sans oublier les échanges permanents qui s'opèrent entre la clinique et la biologie, les progrès des uns faisant progresser les autres et vice versa.
En ce qui concerne les responsables de la discipline, la réforme du Pr. Robert Debré, mise en place plusieurs années auparavant, était maintenant la règle générale et chacun partageait son activité entre l'Hôpital, l'Enseignement, la Recherche, sans oublier l'administration de plus en plus envahissante.
Nous envisagerons l'évolution de ces quatre activités depuis 1974.
1. Evolution des Laboratoires
de Biochimie au CHU de Nancy
Cette évolution a été associée au développement du CHU, avec la création des Hôpitaux d’Adultes (1974) et d'Enfants (1983) de Brabois, à la multiplication du nombre et de la nature des analyses, au déroulement de carrière des Responsables, ainsi qu'aux projets de restructuration de la Biologie qui envisage la constitution de plateaux techniques.
En 1974, le Pr. P. Paysant, Chef de Service depuis 1972 du Laboratoire Central de Chimie biologique a créé le Laboratoire de Biochimie de l'Hôpital de Brabois en tant que Chef de Service avec l'aide de Madame le Pr. F. Nabet-Belleville, nouvellement nommée Maître de Conférences agrégée.
Parallèlement, le Pr. P. Nabet devenait Chef de Service du Laboratoire de Biochimie de l'Hôpital Central et le Pr. J.P. Nicolas introduisait dans ce Service les analyses spécialisées dont il avait la charge depuis le départ en 1972 du Pr. R. Wolff. Une complémentarité parfaite entre les laboratoires de l'Hôpital Central et de Brabois devait conduire à la formation d'un Département de Biochimie Clinique au sein du CHU.
En 1982, le Pr. Nicolas est nommé Chef de Service d'un laboratoire à l'Hôpital d’Enfants, projet auquel il lui avait été demandé de participer. Pour des raisons d'économies de personnel et d'automatisation des microméthodes, il lui a été demandé de prendre la responsabilité d'un Laboratoire conventionné à la Faculté de Médecine où il développait des analyses dans le cadre de ses deux domaines de recherches.
Au départ du Pr. Paysant en octobre 1989, son Service avait pris un tel développement qu'il a permis la nomination, comme Chef de Service, du Pr. F. Nabet-Belleville (Novembre 1989, Biochimie B rue Lionnois), et du Dr. F. Bertrand, MCU-PH (Mai 1990 – Biochimie des protéines et Centre de Tri,) tandis que le Pr. J.P. Nicolas prenait la direction du Laboratoire de Biochimie A tout en gardant la responsabilité du Laboratoire universitaire conventionné.
Le Pr. J.L. Guéant devenait à son tour Chef de Service du Laboratoire des Protéines lors de la disparition prématurée du Dr. F. Bertrand (1991).
Une restructuration de l'ensemble de la Biochimie du CHU, après les départs des Pr. F. Nabet-Belleville (2000), P. Nabet (2001) et J.P. Nicolas (2002) à la retraite, devait permettre de partager les responsabilités entre un Laboratoire de Biochimie à Central (Pr. J.L. Olivier, 2001) et un Laboratoire de Biochimie à Brabois (Pr. J.L. Guéant), le Pr. J.P. Nicolas continuant à assumer la responsabilité du Laboratoire conventionné.
2. Activités des laboratoires
de 1974 à 1989
a. Le Département de
Biochimie Clinique (1975-1989)
Au cours des 25 dernières années, l'une des principales évolutions de l'analyse médicale a été la mise en place d'une automatisation de plus en plus poussée. L'automatisation permet non seulement de diminuer les temps de réponse mais également permet d'éliminer les sources d'erreurs humaines et les variations analytiques ; lorsque la demande est très importante, elle favorise le redéploiement des personnels et des crédits vers des techniques plus délicates et plus coûteuses.
A Nancy, les biochimistes ont été des précurseurs de l'automatisation en France.
En 1974, dès l'ouverture du Laboratoire de Biochimie de Brabois, il a été installé un « Autochemist » (fabrication LKB – Clinicon – Suède). Cet appareil, très volumineux, effectuait systématiquement des bilans complets sur 15 ml de sang avec des réactifs en bidons de 25 l.
En 1980, deux « Prisma » (Clinicon) remplacent « l'Autochemist ». Ces appareils étant sélectifs, n’effectuent que les analyses demandées, sur 5 à 7 ml de sang. Ils permettent de déterminer vingt et un paramètres avec identification des patients à l'aide de codes barres.
En 1982, est installé un « Greiner G450 » pour l’analyse sur microtubes (600 µl) des prélèvements sur enfants (ouverture de l'Hôpital d'enfants). Les deux « Prisma » acquis précédemment ont été reconditionnés en Suède par le constructeur, avec modification du système de dosage des réactifs et adaptation d'électrodes sélectives mises au point à Nancy (Michel Mécrin – Ingénieur).
En ce qui concerne le Laboratoire du Pr. P. Nabet, le potentiel d'automatisation est resté plus modeste avec comme appareils successifs « SMA 12 » en 1974 et « SMA micro », puis en 1990 deux appareils « WAKO ».
Les besoins important en réactifs de ces automates (par exemple le dosage du cholestérol nécessitait l'emploi de plusieurs bidons de 50 l par semaine), conduisit le Laboratoire à fabriquer ses propres réactifs tout d'abord à Brabois de 1974 à 1980 puis au « Laboratoire des réactifs » crée à Toul.
La fabrication de sérums de contrôle de qualité à partir de sang animal (bœuf, vache et cheval) prélevé aux abattoirs de Nancy, était également réalisée à Brabois de 1975 à 1980 puis à Toul jusqu'en 1995.
Petit à petit, l'émergence des méthodes enzymatiques a, d'une part réduit les volumes de réactifs nécessaires et d'autre part nécessité des conditions de fabrication qui ne permettaient plus de rivaliser avec les produits d’origine industrielle. C'est également l'apparition des méthodes enzymatiques qui a nécessité l'utilisation de sérums de contrôle du commerce, ces méthodes très spécifiques étant uniquement applicables à des sérums humains.
Jusqu'en 1980, les Laboratoires de Biochimie ne disposaient pas de système informatique. Avec le développement des micro-ordinateurs, divers programmes furent développés : programme de contrôle de qualité interlaboratoires (ARC) qui regroupa jusqu'à 35 laboratoires en France, système de gestion de la saisie des dossiers et des résultats, validation, édition de compte-rendus … mais aussi des communications avec l'extérieur (facturation, envoi des résultats vers d'autres établissements …).
Parallèlement, le Département
de Biochimie a développé de nombreuses analyses (exemples : vitamines –
hormones – protéines – cyclosporine, étude du L.C.R., des urines, etc…) manuelles ou faiblement automatisées et
d’analyses radioimmunologiques à l'Hôpital Central, les urgences étant assurées
sur les deux sites.
L'organisation remarquable du Département de Biochimie en faisait un des laboratoires français les plus performants et il apparaissait en 1988 que l'activité globale, exprimée en nombre total de B, avait plus que quintuplé en vingt ans.
b. Le Laboratoire
conventionné de la Faculté
Le Laboratoire de Biochimie Médicale et Pédiatrique a vu officiellement le jour en 1982, lors de la constitution d'un pôle d'activités en analyses biologiques et explorations fonctionnelles satellites de l'Hôpital d'Enfants. A cette date, une convention avait été signée entre le CHU de Nancy et l'Université de Nancy I, qui concernait les analyses biochimiques réalisées sous la responsabilité du Pr. Nicolas assisté du Dr. J.L. Guéant tout d'abord MCU-PH (1987) puis PU-PH (1990). Depuis 1988, l'activité a été intégrée dans le budget global du Centre Hospitalier Universitaire.
Les analyses ont pu être prises en charge en 1982 à la Faculté, par le Pr. Nicolas qui disposait d'un laboratoire parfaitement bien équipé. Dès 1976, sollicité par un laboratoire national d'analyses très spécialisées, il avait eu l’occasion de développer un secteur d’étude de la Biologie de l'allergie (un congrès très multidisciplinaire, organisé à Nancy avec le Pr. J.P. Grilliat en collaboration avec les Pr. J. Beurey, N. Neimann, J. Duheille, M.C. Laxenaire et G. Percebois, à l'occasion du 10ème anniversaire de la découverte des IgE avait obtenu un très grand succès), ainsi que des techniques d'études des vitamines B9 et B12 et de leurs cycles dans l'organisme. De plus, les recherches qu'il avait poursuivies, développées de longue date par le Pr. Wolff, lui ont permis d'obtenir le soutien des Organismes nationaux et des collectivités locales.
Au cours des années, se sont multipliées les techniques faisant appel à l'immuno-analyse, aux ligands non immunologiques et identifiés, marquages isotopiques ou enzymatiques identifiés par radio-analyses, néphélométrie, cheluminescence, ainsi que des techniques de très haute technicité mettant en œuvre la chromatographie (études d'analogues vitaminiques) et les applications de la Biologie moléculaire (identification de sites allergéniques). Deux secteurs ont été développés qui correspondent aux retombées des recherches du laboratoire :
- un secteur vitaminologique portant plus particulièrement sur les vitamines B12 et les folates, leurs transporteurs, leurs récepteurs et leur exploration dans l'organisme
- un secteur d'études de la Biologie de l'allergie, avec recherche des IgE spécifiques (plusieurs centaines), dépistage des allergies respiratoires et alimentaires (à l'aide de multitests), étude des divers médiateurs et témoins de l'allergie : histamine, tryptase, protéine cationique des éosinophiles (ECP), épreuve d'histamino-libération leucocytaire, etc…
Le laboratoire a connu une croissance spectaculaire en 1986, il représentait pratiquement les 2/3 de l'activité du secteur de radio-analyse de la Biochimie (rapport moral CHU 1986).
L'excellente symbiose entre la Recherche et ses applications cliniques ont favorisé les relations étroites avec les services d'allergologie, de pédiatrie, de gastroentérologie, de chirurgie digestive et d'anesthésie (certains collègues de ces services ont pu en raison de leur thématique être intégrés dans l'Unité INSERM 308) et suscité le développement de recherches de pointe.
3. Activités des
laboratoires depuis Octobre 1989
3.1. Laboratoires Centraux de Chimie A et B
a. Laboratoire Central
de Chimie A (Pr. P. Nabet)
Cette période est caractérisée par l'acquisition de 2 appareils automatiques « WAKO » (1990).
L'évolution en 1994 de la nomenclature qui a fortement diminué la cotation des actes, introduit des regroupements d'analyses et des exclusions. De ce fait, l'activité en B et BR a beaucoup diminué dans l'ensemble des laboratoires en particulier en ce qui concerne la radio-analyse. Le laboratoire de préparation des réactifs de Toul a été rattaché à ce Laboratoire.
En 1994, les transferts de la dialyse à Brabois et du dosage de la cyclosporine au Laboratoire de Pharmacologie ont également contribué à diminuer le nombre d'analyses de 6,6% par rapport à l'activité 1993.
b. Laboratoire Central
de Chimie B (Pr. F. Nabet-Belleville)
Ce laboratoire situé rue Lionnois au voisinage de « la cour d'anatomie » était orienté vers des analyses très spécialisées (oligoéléments, porphyrines, endocrinologie sur les urines catécholamines, etc …). Il regroupait les activités du Pr. F. Nabet-Belleville à Brabois avant sa nomination en tant que Chef de Service et était équipé d'appareils de spectrométrie de masse et d'absorption atomique. En 1994, son activité était en B et BR de 1379439.
3.2. Laboratoires de
l'Hôpital de Brabois
a. Laboratoire de
Biochimie A (Pr. J.P. Nicolas)
Ce laboratoire comportait un secteur polyvalent auquel étaient rattachées les urgences ; l'équipe des techniciennes de garde se distinguant de celle des techniciennes de jour. Les analyses d'urgence concernaient les Hôpitaux d'Adultes et d'Enfants ainsi que les analyses effectuées de nuit pour la Bactériologie.
En 1994 les 2 Prismas ont été remplacés par 2 automates Olympus (AU 5231 et AU 5223), et un CL 7200 de Shimadzu. Les automates ont été interconnectés sur un réseau PGP V4 (sous DOS) pour la validation biologique.
L'informatisation du Laboratoire a été réalisée en interne, une refonte de son logiciel de gestion du laboratoire étant remplacée par la création de CHRONOS, développé sous OS/32 qui permettait de répondre aux dernières évolutions de la technologie. En 1992, une Unité de Contrôle de Qualité et d'Informatique de Laboratoire est créée (UCQUIL – Dr.. X. Herbeuval, MCU-PH).
L'intérêt de ces développements internes réside en la présence sur place de personnes qui ont la possibilité d'intervenir 24 h/24 lors des maintenances, qu'elles soient préventives ou correctives. CHRONOS est installé par l'UCQUIL dans 2 autres laboratoires.
Après un bon fonctionnement pendant plusieurs années, l'évolution ultra rapide des technologies et l'évolution du matériel étant difficilement maîtrisées par une équipe réduite ont par la suite conduit à s'orienter vers d'autres types d'informatisation.
L'activité très importante du Laboratoire en 1994, (31212430 B) et le nombre de personnes d'encadrement insuffisant, aggravé par le départ du Pr. Guéant (1992), ont conduit, en dépit d'une situation générale de l'encadrement du CHU difficile, à la création d'un demi poste de PH par l'Agence Régionale Hospitalière. Le Pr. Nicolas a regretté de ne pas pouvoir établir, par faute d'encadrement suffisant, plus de dialogue entre ce Laboratoire et les Services cliniques, estimant que le rôle d'un médecin biologiste ne consiste pas seulement à réaliser des analyses dans de bonnes conditions techniques.
b. Laboratoire de
Biochimie des protéines et centre de tri (Dr. F. Bertrand (1990) – Pr. J.L.
Guéant (1992)
Ce laboratoire assurait l'exploration des protéines, le triage et l'orientation des analyses. Le Professeur Guéant a développé de nouvelles analyses en particulier grâce à l’application des techniques qu'il avait mises au point précédemment pour l’étude de l'allergie aux médicaments et des tests d'histaminolibération leucocytaire. Il a développé également de nouvelles techniques enzymofluorimétriques et ELISA et introduit de nouvelles applications de la Biologie moléculaire au génotypage (ApoE par LCR – Dosage des ARN messagers des principales cytokines par RT-PCR semi-quantitative).
En 1994, cette activité analytique très spécialisée correspondait à 7103041 B.
4. Etat actuel de la
Biochimie après la restructuration
La restructuration du printemps 2002 après audite a conduit à un transfert d'effectifs et d'appareillages de Central à Brabois et à une répartition nouvelle des activités. C'est ainsi que la Biochimie médicale est actuellement organisée en deux services l'un à Brabois, l'autre à Central.
4.1. Le Service de
Biochimie et Biologie moléculaire de Brabois (Pr. J.L. Guéant, 2002)
L'activité globale de ce service en 2003 a été d'environ 43 millions de B.
a. Unité de Biochimie
polyvalente et de l'Urgence
De jour, cette unité effectue les analyses automatisées de Brabois (Hôpital d'adultes et Hôpital d'enfants, bilans respectifs, 17 et 7 paramètres). De nuit, il assure les urgences de biochimie et les examens bactériologiques.
En 2003, le réseau PGP a évolué en version 5 (sous Windows 2000) sur réseau Ethernet.
En 2004, une étude a été entreprise pour envisager le remplacement des Olympus (AU 5231 et AU 5223) et le rattachement de l'informatisation à l'ensemble de la biologie hospitalière.
b. Unité de Biochimie
des protéines et Biologie moléculaire
Ce secteur comporte des analyses effectuées par électrophorèse et par néphélométrie. Il développe également un secteur de Biologie moléculaire qui est en pleine progression et se structure rapidement pour répondre aux demandes des cliniciens.
c. Unité de Nutrition et
Métabolisme
Située sur le site de l'Hôpital d'enfants, équipée de matériel performant, cette unité répond en particulier aux besoins des services de Pédiatrie (déficits enzymatiques congénitaux maladies métaboliques, etc…). En 2003, elle a pris en charge une partie de l'activité « Biologie rénale » du Professeur Mallié.
4.2. Service de Biochimie
et Biologie moléculaire de l'Hôpital Central (Pr. J.L. Olivier, 2001)
L'activité globale de ce service est d'environ 15000000 de B en 2003, il est divisé en deux unités fonctionnelles :
a. Unité de Biochimie polyvalente et de l'Urgence
Elle effectue les analyses de l'Hôpital Central qui étaient auparavant effectuées à Brabois, le service ayant été doté de deux appareils Olympus 640 en 2003. A cette unité, est rattachée une annexe qui détermine en particulier certains paramètres qui répondent à des états d’urgence (hémoglobine glyquée, …).
b. Unité de Biochimie
spécialisée
Elle développe des activités dans les domaines qui répondent aux besoins des services localisés à Nancy : études des maladies métaboliques de l'adulte, d'endocrinologie, de cancérologie, de neurologie ; études de certains paramètres de l'allergie médicamenteuse.
ACTIVITES D'ENSEIGNEMENT
Cette période est caractérisée par l'augmentation considérable des effectifs en première année de cycle qui a entraîné l'abandon du PCB, la mise en place d'un concours pour l'admission aux études de médecine, d'odontologie, et plus récemment aux écoles de sages-femmes et de formation en masso-kinésithérapie et ergothérapie de Nancy (environ 1600 étudiants en 2004).
Jusqu'à la mise en place de la « loi Savary » (après 1988), deux UER distinctes (A et B) organisaient deux concours différents. Lors de la constitution d'une seule UFR médicale, les enseignements ont été répétés deux fois par le même enseignant, l'enseignement étant retransmis en même temps dans plusieurs amphithéâtres (5 en 2004). Parallèlement, le nombre élevé d'étudiants a conduit à réduire l'enseignement dirigé et les travaux pratiques.
Complémentairement au premier cycle, les enseignants de Biochimie dispensent un enseignement de Biochimie séméiologique ; dans les autres cycles ils participent en collaboration avec leurs collègues de la Faculté de Pharmacie au Certificat de Biochimie clinique, puis au Certificat de Biologie et Pathologie moléculaires et au Certificat de Biochimie métabolique et des Régulations (Responsable : J.L. Guéant). Les enseignants de Biochimie ont également collaboré à des enseignements de génétique, de pédiatrie, de nutrition, de gastroentérologie, d'allergologie, dans le cursus et dans les maîtrises en particulier de Biologie humaine et au niveau des Certificats de spécialités. Ils ont assuré les cours de Chimie physiologique et séméiologique en Odontologie, participé aux cours de Biochimie appliquée et de Génie protéique dans le cadre de la Faculté des Sciences et du cours de Science des aliments avec l'ENSAIA (INPL).
Les Pr. Paysant, Nabet et Nabet-Belleville ont participé au DEA de Biochimie appliquée ; le Pr. Nicolas a créé le DEA de Nutrition et Biochimie appliquée en 1980, rattaché administrativement à la Faculté des Sciences, le Pr. Branlant en a ensuite assuré la responsabilité à partir de 1988. Le Pr. Nicolas est toujours responsable dans ce DEA du module Nutrition et Immunologie. Le Pr. Guéant après avoir quitté ce DEA assume la responsabilité d'un module dans le DEA « Génie biologique » de la Faculté de Médecine (Responsable : Pr. J.F. Stoltz). Des cours ont également été dispensés dans d'autres Universités nationales (exemple : participation pendant plusieurs années au cours d'Immuno-hématologie de l'Institut Pasteur du Pr. Eyquem) et étrangères de Batna (Algérie), Bujumbura (Burundi), Casablanca (Maroc) et de l’ Université Colombus de Rome (Italie). Durant toute cette période, les qualités pédagogiques remarquables du Pr. Paysant ont servi de modèle aux enseignants de sa discipline.
ACTIVITES DE RECHERCHE
Dans le numéro spécial du Centenaire des Annales Médicales de Nancy (1874-1974), le Pr. P. Arnould écrivait en 1974 : « Le Pr. Nicolas continue les recherches de son Maître sur la vitamine B12 (le Pr. Wolff retraité en 1972), tandis que le Pr. Paysant et ses deux collaborateurs (Pr. Nabet et Nabet-Belleville) se consacrent à des recherches sur les hormones peptidiques dont ils étudient la biosynthèse et les facteurs de régulation notamment par de délicates techniques de culture cellulaire. »
Envisageons l'évolution du développement de ces deux thématiques dans le contexte d'une orientation du regroupement pluridisciplinaire de la Recherche :
1 La recherche sur les
hormones peptidiques et les développements des travaux du Groupe.
Cette équipe a été successivement rattachée au pôle lorrain de Génie biologique et médical (GBM) puis à l'Unité INSERM U284 dirigée par le Pr. Stoltz puis à la Formation reconnue par le Ministère de la Recherche et de la Technologie du Pr. Linden.
La Recherche a été conduite en étroite collaboration entre le laboratoire universitaire et les laboratoires et services hospitaliers. Leur objectif a non seulement consisté à approfondir des connaissances fondamentales mais à aboutir également à des applications technologiques et cliniques, au fur et à mesure du développement des techniques et de l'enrichissement de l'équipement. Les recherches fondamentales sur les hormones peptidiques se sont enrichies d'autres thématiques orientées plus particulièrement sur la Biochimie clinique.
a. Biochimie
fondamentale
1. Mise au point d'un outil de production d'anticorps monoclonaux en masse afin de disposer de réactifs spécifiques utiles aux recherches sur les peptides hormonaux (insuline, hormone de croissance, IGFI hormone placentaire, lactogène, etc…).
Afin de produire en masse des immunoglobulines spécifiques, la recherche a porté sur la mise au point de cultures cellulaires d'hybridomes en bio réacteur afin de minimiser les coûts de préparation et de garantir des conditions compatibles avec les nécessités de la recherche. Les travaux ont porté :
- sur le milieu de culture : le sérum de veau fœtal nécessaire au développement de la culture cellulaire est très coûteux, il présente selon l'origine des lots, des caractéristiques variables, les composants pouvant interférer avec des réactifs essentiels du milieu. Des études en collaboration avec le Pr. Linden et l'industrie laitière ont permis de remplacer 90 % du sérum habituellement utilisé dans les cultures, par du lactosérum, peu coûteux, sous produit de la fabrication des fromages
- sur le bioréacteur avec le renouvellement continu du milieu de culture, l'utilisation d’un filtre pose des problèmes de colmatage lorsque la porosité de ce dernier est trop faible ; au contraire si elle est trop élevée les cellules peuvent être éliminées. En collaboration avec le Pr. Engasser, les recherches ont porté sur différents supports permettant la culture en trois dimensions. Il a été prouvé que l'éponge en polyéther était efficace et permettait une production plus importante d’anticorps.
- sur des moyens de contrôle et d'optimisation de la culture cellulaire :
des techniques ont été proposées pour estimer la prolifération cellulaire indirectement par mesure d'activité enzymatique ainsi par des méthodes d'évaluation des immunoglobulines secrétées. Les conditions de température, de temps d'incubation, d'élimination de facteurs limitant la croissance (ammoniaque) ont également fait l'objet d'améliorations intéressantes.
2. Recherche sur l'hormone
lactogène placentaire (HPL) ou HCS
Cette hormone a été purifiée à partir de placenta humain et ses caractéristiques physico-chimiques étudiées. Il a été observé qu'elle se présentait sous plusieurs formes moléculaires. Les facteurs susceptibles de réguler la sécrétion d'HPL ont été explorés à l'aide de cultures d'explants de placenta. Le développement de techniques de Biologie moléculaire a permis de mettre en évidence le rôle des protéines non-histones dans la synthèse de l'HPL.
3. Recherches sur les hormones et facteurs de croissance (HGH)
La synthèse et la sécrétion d'hormones de croissance ont été étudiées en collaboration avec le Pr. H. Pierson sur des cultures d'hypophyses d'adultes et fœtales. Il a été observé que la sécrétion commence vers la 7ème semaine et augmente ensuite très rapidement. L'HGH est synthétisée in vitro sous plusieurs formes. Des études ont également été entreprises sur les somatomédines ou IGFs qui ont synthétisé en réponse à l'HGH. D'autre part, l'existence d'un petit facteur de croissance (inférieur à 1000 Da) a été mise en évidence, il est nécessaire à la pleine expression de l'activité biologique des formes les plus purifiées de IGFs. La purification de ces facteurs, leurs variations physiopathologiques, leur origine et leur mode d'action ont été étudiés.
4. Recherches en allergie alimentaire
Ces études ont été entreprises en collaboration avec le Pr. D.A. Moneret-Vautrin ; elles portent, entre autres, sur le soja et utilisent des techniques immunologiques et de Biochimie moléculaire, en vu d’identifier les allergènes et de préciser l'incidence des process industriels sur l'allergénicité des molécules.
b. Biochimie clinique
Les travaux ont porté sur la mise au point de techniques de dosages et la réalisation de recherches en collaboration dont nous ne donnerons ici que quelques exemples :
1. Hormones thyroïdiennes
Thyroxine (T4) et triiodothyronine (T3). Leurs dosages ont remplacé les déterminations de l'iode protéique et de l'iode extractible par le butanol.
2. Hormones stéroïdes
Description et mise au point de techniques de chromatographie sur couche mince permettant aux endocrinologues de distinguer l'origine des anomalies surrénaliennes ou gonadiques des 17 cetostéroïdes et des 17 hydroxystéroïdes totaux. Avec la chromatographie en phase gazeuse, d'autres méthodes de dosages de stéroïdes urinaires ont été mises au point.
3. Catécholamines et porphyrines.
Mise au point de dosage colorimétriques et fluorimétriques des métabolites urinaires des catécholamines. Dosage par spectrométrie de masse sur sérum ou sur liquide céphalorachidien.
Mise en évidence de différents intermédiaires du métabolisme des porphyrines urinaires et sanguines, et des enzymes intervenant dans ce métabolisme, comme l'aldéhydratase (diagnostic des intoxications au plomb, appréciation de la détoxication par l'alcool éthylique) et l'urosynthétase.
4. Oligoéléments
Ce secteur, toujours d'intérêt croissant pour ses intrications cliniques, a pu se développer dès 1974 avec l'aquisition d'un appareil à absorption atomique. Les recherches ont porté sur le magnésium, le cuivre, le zinc, le lithium, le sélénium, le cadmium dans le sang et sur le chrome et le cobalt dans les urines.
5. Radicaux libres et piégeurs de radicaux libres
Ce domaine a pris au cours des années une importance de plus en plus grande. Les recherches ont porté sur les diènes, les triènes et le malondialdéhyde plasmatiques et ainsi que sur les piégeurs de radicaux libres (superoxyde dismutase, catalase, glutathion peroxydase des globules rouges) le rétinol et tocophérol.
2. Les recherches sur la
vitamine B12 et les développements des travaux du groupe
Au départ à la retraite du Pr.
Wolff, le Pr. Nicolas a développé progressivement un laboratoire pour continuer
les travaux sur les cobalamines (vitamine B12). Il a été très encouragé dans
cette tâche par les Pr. Glass
(New York Medical College – Dr. Honoris Causa de l'UHP Nancy I – 1977) et
Gräsbeck (Minerva Foundation – Helsinki – Dr. honoris Causa de l'UHP Nancy I –
1996).
A l'instigation des Pr. M. Weber et J. Beurey (qui l'ont aidé financièrement à acheter ses premiers réactifs en Suède), le Pr. Nicolas a réalisé une recherche sur les Immunoglobulines E dans l'eczéma atopique de l'enfant (Le Pr. Wolff s'était intéressé à l'histamine en collaboration avec le service de dermatologie). A la suite de cette étude, une collaboration étroite s’est progressivement mise en place avec le service d'Allergologie du Pr. J.P. Grilliat et les services de l'Hôpital militaire Sédillot, puis du Pr. D.A. Moneret-Vautrin.
En 1976, le Pr. Burg, alors Directeur général de l'INSERM, a mis à la disposition du laboratoire un poste d'accueil pour un chercheur étranger pendant plusieurs mois. Le laboratoire qui ne disposait alors que d'un poste d'assistant mono-appartenant, d'un technicien et de chercheurs bénévoles a bénéficié de l’aide du Dr. G. Marcoullis puis de J.L. Guéant (qui a participé ces recherches depuis sa première année de Médecine), ce qui a eu pour effet d’accroître son activité.
Le 1er janvier 1987, une Unité de Recherche INSERM (U308) orientée sur « Les mécanismes de régulation du comportement alimentaire » et dirigée par le Pr. Nicolas, a été créée. Elle comprenait trois équipes :
- Equipe 1 - Responsable Dr. J.L. Guéant : Approche biochimique des relations récepteurs-dépendantes des protéines de transport en nutrition
- Equipe 2 - Responsable Pr. C. Burlet : Neurobiologie et physiologie expérimentale – Neuropeptides – Prise alimentaire
- Equipe 3 – Mr. Luc Méjean : Epidémiologie et éthologie humaines
En 1995, à l'issue du dernier renouvellement de l'Unité 308, une orientation nouvelle a été prise par le Pr. Nicolas (cobalamines et système nerveux central) afin de permettre au Pr. Burlet de présenter une thématique homogène de création d'Unité.
J.L. Guéant, Spécialiste des Maladies de l'appareil digestif (1984), Pr. de Biochimie et Biologie moléculaire (1990) préférant s'orienter vers la Nutrition, a créé l'EP CNRS 616 associée à IFREMER (URM n° 20) avant de s’investir dans une UPRES à l'INSERM (EMI 0014). Le Pr. Burlet ayant été élu Président de l'UHP Nancy I, le Pr. Nicolas a continué pendant seize mois à diriger l'Unité puis son équipe a été reconnue par le MERT (EA 3114). Professeur en surnombre, il a rejoint l'EMI 0014 INSERM dirigée par le Pr. Guéant lors de son renouvellement en 2004.
a. Principaux travaux
des Pr. J.P. Nicolas et J.L. Guéant
Cycle de la vitamine B12
(cobalamines) et ses perturbations pathologiques
- Purification du Facteur intrinsèque de Castle et de l'Haptocorrine. Détermination des propriétés physico-chimiques. Etude de la structure des copules glucidiques (avec J.C. Michalski – CNRS 217 Lille). Action des protéases et des exoglycosidases
La purification a été réalisée en couplant chromatographie d'affinité et chromatographie liquide haute performance. L'étude de la composition glycolique et enzymatique a permis de comprendre la dégradation partielle de l'Haptocorrine et la résistance du Facteur intrinsèque dans le duodénum.
- Rôle du pancréas dans le transit digestif de la vitamine B12 (En collaboration avec G. Marcoullis et P. Gaucher)
A l'aide d'une sonde nasogastrique, il a été montré in vivo chez des volontaires sains et des sujets atteints d'insuffisance pancréatique externe, que la vitamine B12 combinée dans l'estomac à l'Haptocorrine salivaire, était libérée sous l'effet du pH et des protéases pancréatiques avant prise en charge par le Facteur intrinsèque. Dans l'insuffisance pancréatique, la vitamine B12 est « séquestrée ». Il en est de même dans la mucoviscidose (collaboration avec M. Vidailhet).
Cette observation a remis en cause la description du mécanisme classique du transit gastro-intestinal de la vitamine B12. Elle a confirmé les résultats que venait d'obtenir au même moment Bob Allen (Denver USA). Un brevet a été pris.
- Les analogues de la vitamine B12 et le cycle entérohépatique
Une technique de séparation et d'identification des analogues a été mise au point. Avec le Pr. Bressler, au cours d'opérations chirurgicales, des études comparatives de concentrations en analogues et vitamine dans la bile, le sang portal et le sang total,ont permis de confirmer l'existence d'un cycle entérohépatique des corrinoïdes.
- Fixation entérocytaire du Facteur intrinsèque combiné à la vitamine B12
En collaboration avec les Pr. G. Grignon et H. Gérard, des études autohistoradiographiques sur l'iléon de cobaye, ont apporté des preuves directes de l'internalisation du facteur intrinsèque par l’entérocyte.
Le récepteur entérocytaire du Facteur intrinsèque a été purifié en collaboration avec le Professeur Gräsbeck (Finlande) et une méthode de dosage radioisotopique du récepteur solubilisé mise au point.
- Métabolisme entérocytaire de la vitamine B12
En collaboration avec le Pr. Nexo (Danemark) sur des cellules HT 29 (A. Zweibaum, INSERM U 178), la synthèse de la transcobalamine II a été mise en évidence et le suivi de la transformation des cobalamines en coenzyme B12 dans les mitochondries et le transfert sur la transcobalamine II envisagé.
- Expression et activité des enzymes du cycle de méthylation dans l'oligodendrocyte de rat carencé en coenzyme B12
Ces études tendaient à orienter la thématique vers la neurobiologie (en vue de la création d’une nouvelle Unité INSERM par le Pr. Burlet). Elles ont eu pour objectif la compréhension des troubles neuropsychiques qui accompagnent fréquemment les carences en cobalamines. Elles ont conduit à l'établissement d'un modèle d'étude d'oligodendrocytes de rat carencé en vitamine B12 en utilisant un analogue « OH-cobalamine C lactase » en collaboration avec S.P. Stabler et R.H. Allen (USA).
- Etude du polymorphisme génétique d'enzymes clés des réactions de méthylation (MTHFR et MS)
Ces études ont été réalisées sur des sujets sains de diverses régions de France avec le Dr. Hercberg (INSERM U 557 – Paris), sur des patients porteurs de Trisomie 21 (Pr. Réthoré – Fondation Jérôme Lejeune) et de Spina bifida.
Etudes en allergologie
alimentaire
Durant de très nombreuses années, une collaboration étroite a été établie entre les Pr. J.P. Grilliat, D.A. Moneret-Vautrin et M.C. Laxenaire. Les travaux ont principalement porté sur l'allergie alimentaire et l'allergie aux médicaments. Elles ont concerné, entre autres, l'étude physico-chimique des allergènes, la caractérisation d'allergènes masqués, les facteurs adjuvants de l'allergie, les effets des process industriels sur l'allergénicité des antigènes, la détermination des structures allergéniques. Le Pr. Metche, Pr. Emérite de l'INPL, a rejoint le Laboratoire à sa retraite et participé activement à ces travaux.
Rôle de « l'Androgène binding protéin » (ABP) dans le transport intraluminal testiculaire et épididymaire des androgènes (en collaboration avec le Pr. H. Gérard)
Programme Européen Flair « AGRF/005 » - Rôle probiotique de la microflore intestinale (en collaboration avec F. Sarem et plusieurs équipes européennes)
Mise au point d’un système de culture de cellules fondé sur la détection par analyse d'images.
Développement de différents modèles cellulaires d'étude de l'adhésion et la colonisation des bactéries (intestin et colon humain).
Ce travail a donné lieu à plusieurs brevets.
b. Principaux travaux de l'EP-CNRS 616 (1996) puis de l'EMI INSERM 0014 et URM n° 20 IFREMER (Directeur Pr. J.L. Guéant)
Ces travaux concernent la nutrition et la recherche biochimique en Allergologie.
1. Biochimie de la nutrition
Micronutriments :
- Métabolisme entérocytaire des cobalamines : mise en évidence de l'endocytose facteur intrinsèque-récepteur médié et transcytose médiée par la Transcobalamine (sur lignées Caco2, HT 29 et xénogreffes sur souris nudes)
- Mise en évidence du défaut d'expression intestinal et rénal du récepteur du facteur intrinsèque dans la maladie de Gräsbeck-Imerslund
- Identification de l'épitope des autoanticorps de type I du Facteur intrinsèque dans l'anémie de Biermer
- Relation polymorphisme du codon 259/expression/phénotype et génétique moléculaire des maladies liées à la transcobalamine
- Mise en évidence d'un récepteur d'endocytose du complexe b-lactoglobuline-rétinoïdes
- Rôle des hormones thyroïdes dans les altérations du métabolisme des coenzymes B2 dans la malnutrition protéino-énergétique
Protéines alimentaires :
Digestibilité, caractérisation physico-chimique, production de recombinants et allergénicité des protéines alimentaires des produits de la mer (URM IFREMER 20).
2. Recherche biochimique en
allergologie
- Allergie médicamenteuse aux produits anesthésiques : mise au point d'une méthode originale de dosage des IgE anti-curares
- Identification et caractérisation d'allergènes alimentaires (oléosines, parvalbumines)
En 2004, l'Unité INSERM 724 a été brillamment renouvelée et l'activité scientifique orientée vers un développement des travaux portant sur l'étude des déterminants génétiques et nutritionnels du métabolisme des monocarbonés et leur participations aux pathologies neurologiques et digestives (notamment dues à l'hyperhomocystéinémie), domaine dans lequel le Groupe est leader, et collabore étroitement avec d'autres équipes nationales et internationales.
c. Rappel – Travaux des
autres équipes de l'Unité 308
- Neuropeptides et la prise alimentaire
Le Pr. Burlet et son équipe se sont investis dans une très forte production scientifique qui sans doute a été rapportée par ailleurs. Ces travaux ont porté sur :
L'étude des neuropeptides présents à l'interface des systèmes aminergiques/systèmes peptidergiques de l'hypothalamus, impliqués dans le contrôle de la prise alimentaire, (Corticolibérine (CRF), Vasopressine (VP), Ocytocine (OT), Neuropeptide Y (NPY) et Neurotensine.)
L'étude de l'intercommunication intracérébrale et comportement alimentaire par techniques de microinfusion intracérébroventriculaire (ICV)
Modifications expérimentales des circuits neuroanatomiques, peptidergiques : pharmacoguidage de toxines cellulaires afin d'inhiber spécifiquement le fonctionnement des neurones peptidergiques.
- Régulation par l'aliment des facteurs comportementaux alimentaires et ses conséquences (Responsable de l'Equipe L. Méjean)
Cette équipe a mis au point et effectué de nombreuses enquêtes alimentaires, elle s'est intéressée également aux protéines d'origine végétale et à l'effet de la présence de composés d'accompagnement modifiant les qualités nutritionnelles de l'aliment (exemple : alginates carraghénates).
CONCLUSION
Par leur activité dans les domaines aussi variés que la Recherche et l’Administration des laboratoires hospitaliers, les Responsables de Biochimie, ont pendant trente ans, signé plus de mille publications et communications dont certaines dans des revues prestigieuses : Lancet, J. Clin. Invest., J. Mol. Endocrinol., FEBS Letters, J. Steroïd Biochem., Mol. Biol., Am. J. Clin. Nutr, Gastroenterology, Neurosciences Letters, J. Neurochem., Biochem. J., Biochem. Biophys. Acta, Clin. Exp. Allergy., etc…, inspiré de nombreuses Thèses de Médecine et de Science ; ils ont été des promoteurs dans l’organisation de la Biologie analytique. Ils ont également contribué à la formation de nombreux jeunes collègues tant à Nancy, qu’en France et dans des pays étrangers. La Recherche initiée par le Pr. Wolff dans les domaines de la vitaminique et de l’allergologie continue de progresser à Nancy.
Le Pr. Nicolas remercie
l’Administration Hospitalière et tous ses collègues et amis biochimistes qui
ont contribué à la rédaction de cet historique.