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Question de science : les toxines botuliques - Université Angers

Question de science : les toxines botuliques

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Les toxines botuliques, un poison devenu médicament

Structure d'une toxine botulique
Les toxines botuliques sont le poison naturel le plus puissant qui existe. Le botulisme qu’elles engendrent provoque une paralysie musculaire grave. Mais ces toxines sont de plus en plus employées en médecine pour certaines pathologies. Éclairage avec César Mattei, enseignant-chercheur à l'Université d'Angers et membre du laboratoire RCIM.

Produites dans le sol par les bactéries Clostridium botulinum, les toxines botuliques sont le poison le plus toxique rencontré dans la nature (beaucoup plus puissant que l'arsenic, le curare ou les venins animaux). Une trentaine de cas sont recensés chaque année en France. Il s’agit d’une maladie grave, à déclaration obligatoire, mais ces cas restent relativement isolés notamment du fait que le botulisme n'est pas contagieux. La contamination humaine intervient après l'ingestion d'aliments mal conservés ou mal stérilisés, en particulier la charcuterie et les légumes. Durant l'été 2011 en France, plusieurs personnes avaient été intoxiquées après avoir consommé des tapenades artisanales. Le miel et le sirop d'érable représentent un danger réel pour les nourrissons dont la flore intestinale est trop fragile pour combattre ces bactéries et leurs toxines.

Une arme biologique

Les risques d'intoxication botuliques ne sont pas exclusivement accidentels, car les toxines botuliques sont également susceptibles d'être utilisées à des fins militaires ou par des entités terroristes contre des soldats ou des civils. De par son pouvoir pathogène très élevé, les toxines botuliques sont classées comme des agents du risque biologique, et donc militarisables dans une perspective belliqueuse. Les toxines botuliques ont été développées à au moins trois reprises contre des populations civiles ou des soldats. L’unité 731 de l’armée japonaise, forte de près de 3 000 chercheurs a ainsi développé des armes biologiques entre 1932 et 1945 à Ping Fang, en territoire chinois alors occupé. Des prisonniers et des civils chinois ont fait l’objet de tests avec des agents biologiques, en particulier les bactéries excrétant des toxines botuliques. Dans les années 90, la secte japonaise Aum Shinrikyo a tenté en vain d'utiliser des toxines botuliques dans des opérations contre la population civile pour faire pression sur le gouvernement nippon. Ayant échoué avec des agents biologiques (botulisme, anthrax), cette secte est parvenue à ses fins lors des attentats au gaz sarin (neurotoxique) dans les métros de Matsumoto et Tokyo, en 1994 et 1995.

Enfin, à l’issue de la guerre Iran-Irak, le régime de Saddam Hussein a utilisé des armes chimiques contre une partie de sa population, en particulier les Kurdes (massacre d’Halabja, mars 1988). Au cours de la décennie 90, lors du désarmement de l'Irak par l’ONU (faisant suite à la première guerre du Golfe en 1991), les personnels de l'ONU ont retrouvé des fermenteurs contenant du Clostridium botulinum. La toxine n'a a priori pas été utilisée contre des civils. Une convention interdisant le développement d'armes biologiques est entrée en vigueur en 1972 et compte aujourd'hui plus de 160 États signataires. Officiellement, les programmes offensifs biologiques ont disparu.

schéma montrant le muscle du bras contracté
Paralysie

L'ingestion de toxine botulique provoque une paralysie flasque des muscles (manque de tonus musculaire) qui peut parfois entraîner la mort lorsque le patient n'est pas pris en charge rapidement. La toxine bloque au niveau des jonctions neuromusculaires les signaux transmis par le système nerveux aux muscles, les empêchant donc de se contracter. Une paralysie progressive, descendante et symétrique apparait quelques heures à quelques jours après l'intoxication.

Les effets durent plusieurs mois jusqu'à la récupération fonctionnelle des muscles, période durant laquelle les patients sont suivis médicalement.schéma montrant le muscle du bras non contracté car paralysé par les toxines botuliques

Des vaccins préventifs existent mais ils ne sont injectés qu'aux populations « exposées » comme les militaires et des personnels manipulant ces toxines. Car l'inconvénient du vaccin contre le botulisme est qu'il empêche toute utilisation postérieure de ces toxines comme le traitement contre certaines pathologies.

Une toxine « thérapeutique »

L'injection de toxine botulique inhibe la contraction musculaire, une propriété qui peut se révéler utile pour traiter certaines maladies. La recherche scientifique est parvenue à « détourner » les toxines botuliques pour prendre en charge certaines pathologies à l'origine d'une stimulation excessive des muscles par les neurones. C'est ainsi que des patients atteints de strabisme, de torticolis spasmodique, de blépharospasme (clignements incontrôlables des paupières), d’hypersudation (transpiration excessive) ou de la crampe de l'écrivain (contraction anormale des muscles de la main) voient leurs symptômes disparaître après une injection de toxine botulique. Cette toxine provoque un relâchement temporaire des muscles. Les indications thérapeutiques sont en augmentation exponentielle depuis une vingtaine d’années.

La médecine esthétique s'est également emparée de cette toxine dans les années 1990 pour atténuer les rides du visage. Le « botox » (toxine botulique de type A) est aujourd'hui abondamment utilisé pour lisser des rides d’expression, mais comme pour les maladies, ses effets sont provisoires, d'où la nécessité de renouveler les injections régulièrement. L'injection de toxine botulique peut provoquer des effets secondaires (maux de tête) et les médecins connaissent mal les effets à long terme d'injections répétées.

Les toxines botuliques pourraient se révéler dans les années à venir comme des médicaments de nouvelle génération. La toxine comporte une chaîne lourde qui permet de pénétrer dans les neurones et une chaîne légère portant son activité toxique. Il suffirait de remplacer la chaîne légère par un médicament pour que les molécules thérapeutiques rentrent naturellement dans les terminaisons nerveuses afin d'en corriger les dysfonctionnements.

 

Plus d'informations dans le magazine Pour la science de mars 2012.

Thérèse Rosset

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