Thomas Parran – Un héros de la médecine… ou non?

Thomas ParranL’organisation médicale américaine qui lutte contre les infections transmises sexuellement (ITS) a un problème. Va-t-elle avoir à changer le nom de son prix le plus prestigieux,  le « Thomas Parent Lifetime Achievement  Award » ? Le prix, présenté par « The American Sexually Transmitted Diseases Association », porte le nom d’un des pionniers de la lutte contre les ITS aux États-Unis. Thomas Parent, en tant que Chirurgien général aux États-Unis dans les années 1940, a été responsable des programmes de sensibilisation et de traitement de la syphilis et autres ITS qui, à l’époque, touchaient jusqu’à 10 % de la population américaine. Malheureusement, le nom de Thomas Parran est aussi associé à des expériences clairement contraires à l’éthique médicale telle qu’elle est définie aujourd’hui.

Dans les années 1940, après la découverte de la pénicilline, les services de santé américains étaient intéressés à en savoir plus sur le mode d’action de l’antibiotique. Ils voulaient, entre autres, déterminer si la pénicilline pouvait non seulement guérir la syphilis, mais également la prévenir. C’est dans ce but qu’un jeune médecin, le Dr John C. Cutler, élabora un programme de recherche sous la supervision du Dr Parran.

En 1944, John Cutler injecte avec des cultures de MTS des prisonniers « volontaires », du pénitencier de Haute-Terre, en Indiana. Comme les résultats ne répondent pas à ses attentes, il décide, toujours avec l’approbation du Dr Parran, de continuer ses travaux au Guatemala. Alors que les prisonniers de Haute-Terre étaient au courant des détails du projet et avaient « consenti » à y participer, ce n’était pas le cas au Guatemala. De 1946 à 1948, le Dr Cutler expose plus de mille individus à la syphilis sans les avoir informés de ce dont il s’agissait et sans avoir obtenu leur accord.

Avec l’aide des autorités médicales locales, il recrute des soldats, des prisonniers et des patients dans des hôpitaux psychiatriques. Le Dr Cutler payait même des prostituées infectées pour qu’elles aient des relations sexuelles avec les hommes participant à l’étude. Si cela ne transmettait pas l’infection, il déposait la bactérie directement sur des incisions du pénis et, dans certains cas, par ponctions lombaires. Ceux chez qui la syphilis se développait recevaient de la pénicilline, mais il n’est pas clair combien de patients ont été ainsi traités. Quoi qu’il en soit, le Dr Cutler arrêta ses « travaux » au Guatemala en 1948. La raison invoquée est qu’ils nécessitaient des quantités trop importantes de pénicilline, qui, à l’époque, était encore relativement rare*.

Ce n’est qu’en 2010 que les détails de l’affaire ont été mis au jour, par accident. À l’époque, Hillary Clinton, à titre de secrétaire d’État, et Kathleen Sibelius, secrétaire à la santé, ont présenté des excuses publiques au Guatemala, aux personnes infectées et à leurs survivants. Par contre, un recours collectif contre le gouvernement américain a été rejeté par un juge du District de Washington. Ce dernier a déclaré que les lois fédérales ne permettent pas des poursuites contre les États-Unis pour des dommages subis à l’étranger.

Quant au « Thomas Parent Lifetime Achievement  Award », son sort va être décidé au cours des prochaines semaines.

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* Les Drs Parent et Cutler ont également participé à la « Tuskegee Study of Untreated Syphilis in the Negro Male », un autre épisode où l’éthique médicale a été bafouée. Étant donné que, dans ce cas, l’étude a eu lieu aux États-Unis, des compensations ont été versées. J’ai écrit en 2011 une manchette sur le sujet : voir à Tuskegee

Qui a découvert la pénicilline?

PenicillinL’histoire de la découverte de la pénicilline a des aspects mythiques. L’image de moisissures flottant à travers la fenêtre ouverte d’Alexandre Fleming et qui contaminent accidentellement une culture de microbes est certainement accrocheuse, mais pas conforme à la réalité. En fait, on doit la pénicilline non seulement à Alexandre Fleming qui, contrairement à ce que l’on pense, ne l’a pas « découverte » mais à la suite d’heureux concours de circonstances, accompagné de beaucoup d’efforts et d’années de recherche effectuée par de nombreux scientifiques, des deux côtés de l’Atlantique.

L’histoire commence en novembre 1921 dans le laboratoire d’Alexandre Fleming, à l’hôpital St. Mary’s de Londres. Fleming, qui a alors un rhume, contamine accidentellement, avec une goutte de son nez, les colonies de bactéries qu’il étudiait. À sa surprise, il constate qu’au contact de son mucus, les bactéries ont perdu leur paroi cellulaire et se sont dissoutes. Il répète l’expérience avec des larmes et obtient le même résultat. Il en conclut que les sécrétions nasales et les larmes contiennent un composé antibactérien qu’il appelle lysozyme. Malheureusement, il découvre que le lysozyme, un enzyme, est d’une efficacité limitée comme agent antibactérien. Fleming décide alors de centrer ses recherches sur les moyens que le corps utilise pour organiser son propre système de défense contre les bactéries. Il se tourne vers la mise au point de vaccins.

Nous sommes maintenant à l’été de 1928. Fleming travaille sur des cultures de staphylocoques, une bactérie particulièrement virulente. Avec le retour des beaux jours, il décide de prendre des vacances. La chance voulut qu’avant son départ, il oublie de nettoyer les boîtes de Petri  contenant les bactéries. À son retour, il remarque que l’une des boîtes de culture de staphylocoques qui s’y trouvait avait été contaminée par une moisissure. Il s’agissait d’une occurrence fréquente. Mais ce qui était inattendu, c’est qu’au contact de la moisissure, les bactéries de staphylococcus avaient été détruites. Il s’agit du même effet observé avec que le lysozyme, cette fois, sur des bactéries pathogènes. Contrairement à la légende, la moisissure, identifiée comme faisant partie de la variété pénicillium notatum, ne venait pas de l’extérieur. À l’étage d’en dessous se trouvait un laboratoire de mycologie poursuivant des études sur les effets allergènes de cette moisissure. La chance voulut que des spores de pénicillium notatum s’en soient échappées pour s’infiltrer dans le laboratoire de Fleming en passant par la cage d’escalier. Fleming remarque que des extraits de pénicillium notatum agissent in vitropour contrer une variété de bactéries. Ces extraits détruisent non seulement les staphylocoques, mais aussi les pathogènes responsables de la scarlatine, de la pneumonie, de la méningite et de la diphtérie. Malheureusement, Fleming n’a pas alors les moyens et les connaissances pour extraire l’ingrédient actif, la molécule, responsable de l’activité de la moisissure. Fleming laisse tomber ses recherches sur le penicillin notatum et retourne à ses travaux sur les vaccins.

C’est seulement dix ans plus tard, en 1938, que deux autres scientifiques, Howard Florey, qui dirigent le laboratoire de pathologie de l’Université d’Oxford, et Ernst Chain, un jeune biochimiste d’origine juive, qui a fui l’Allemagne nazie, décident de s’attaquer de nouveau au problème.  Après trois ans d’efforts, ils isolent assez de pénicilline relativement pure pour les premiers essais humains.  Albert Alexander, un policier de 43 ans d’Oxford aux portes de la mort à cause d’une septicémie bactérienne, est le premier à en bénéficier. Après avoir été injecté avec la petite quantité de pénicilline disponible, son état s’améliore de manière radicale. Mais cela a nécessité l’utilisation de toute la pénicilline disponible. Quand l’état du policier s’aggrave à nouveau, les chercheurs extraient de l’urine du policier la pénicilline non métabolisée, la purifient et la réinjectent au patient. Encore une fois, son état s’améliore mais, éventuellement, cela ne suffit pas et Albert Alexander meurt.

Florey et son équipe se rendent compte que c’est seulement aux États-Unis qu’ils auront les moyens de mettre en œuvre la production de la pénicilline à grande échelle. En juin 1941, Florey, accompagné d’un autre biochimiste de talent, Norman Heatley, s’envole pour les États-Unis avec des échantillons de penicillin notatum. Ils établissent leur recherche à Peoria, dans l’Illinois, dans un laboratoire du ministère de l’Agriculture spécialisé dans les processus de fermentation. En quelques semaines, le laboratoire, sous la direction d’Andrew Moyer, introduit un nombre de techniques qui améliorent de manière considérable les rendements de la pénicilline. Moyer décide notamment d’utiliser, pour la fermentation, de « l’eau de maïs », un sous-produit de la préparation de l’amidon. Il remplace aussi la culture en surface de l’équipe d’Oxford par la culture en milieu submergé, beaucoup plus efficace. Mais Moyer se rend compte que ce dont il a vraiment besoin, c’est d’une souche de pénicilline plus performante. Il fait venir des échantillons du monde entier, mais, ironiquement, c’est Peoria qui lui fournit la souche recherchée. Une secrétaire du laboratoire à son heure de lunch remarque un melon moisi au marché aux fruits de Peoria. Sachant l’intérêt des chercheurs pour les moisissures, elle le ramène au laboratoire. La moisissure est identifiée comme étant dupenicillium chrysogenum. Et les chercheurs découvrent qu’elle a la faculté de produire 200 fois plus de pénicilline que le penicillium notatum. À la suite de sa découverte, les chercheurs baptisent la secrétaire, Mary Hunt, « Moldy Mary » (Mary la moisissure).

Il devient dès alors possible de produire la pénicilline à l’échelle industrielle. Merck, Pfizer, Abbott et Squibb font partie d’un groupe de 21 laboratoires pharmaceutiques qui se partagent la tâche. En l’espace de quelques années, la production de pénicilline passe de bouteilles individuelles d’un litre et à des rendements de 0,0001 % à des cuves de 50 000 litres et à des rendements de 90 %. D’abord réservée à l’effort militaire, la pénicilline devient disponible à grande échelle à la fin des années 1940.

Depuis, la pénicilline – et ses dérivés – a sauvé la vie de millions de personnes. C’est grâce, bien sûr, à Alexandre Fleming, mais aussi à Howard Florey, Ernst Chain, Norman Heatley, Andrews Moyer, Mary Hunt et d’innombrables chercheurs en Grande-Bretagne et aux États-Unis.

Ariel Fenster

GFAJ-1, une bactérie qui fait parler d’elle

bacteria1Tout a commencé le 29 novembre par un communiqué de la NASA. L’agence y annonçait qu’elle allait tenir une conférence de presse, le 2 décembre, sur « une découverte astrobiologique qui va avoir un impact sur les recherches au sujet des possibilités de vie extra-terrestre ». L’annonce allait être accompagnée de la publication simultanée d’un article dans le prestigieux magazine scientifique Science. L’astrobiologie est l’étude de l’origine, de l’évolution, de la répartition et de l’avenir de la vie dans l’univers. La nouvelle a causé tout un émoi, plusieurs spéculant que la NASA avait finalement découvert des signes de vie sur d’autres planètes. Malheureusement, lorsque le 2 décembre est arrivé, et que la fameuse nouvelle a été révélée, beaucoup de scientifiques ont accusé la NASA de battage médiatique. Pour ces sceptiques, la NASA, comme elle a déjà été accusée de le faire dans le passé, révélait dans cet article bien moins que ce qu’elle avait promis.

En fait, il ne s’agissait pas de la découverte d’une nouvelle forme de vie sur une autre planète mais celle d’une bactérie baptisée GFAJ-1 vivant dans les sédiments du lac Mono, en Californie. La découverte est intéressante en raison du milieu « hostile » dans lequel cette bactérie est capable de survivre. En effet, les sédiments du lac Mono sont alcalins et surtout très riches en arsenic. Ceci n’est pas en soi quelque chose d’extraordinaire car les bactéries ont un grand pouvoir d’adaptation. Mais là où les scientifiques de la NASA se sont particulièrement exposés aux critiques de beaucoup de leurs pairs, c’est en annonçant que la bactérie était capable de remplacer le phosphore de son ADN par de l’arsenic, et malgré cela, de continuer à se développer. Pour justifier cette hypothèse, les chercheurs se sont appuyés sur le fait que l’arsenic appartient à la même famille chimique que le phosphore (ils sont l’un en-dessous de l’autre et dans la même colonne du tableau périodique), et serait donc capable de former les mêmes types de liaisons chimiques.

Selon les chercheurs de la NASA, ce processus de substitution signifierait qu’il existe différentes formes d’ADN ne reposant pas sur des atomes considérés essentiels à la vie, comme c’est le cas du phosphore. Donc, d’après cette logique, l’absence de ces atomes, phosphore ou autres, sur d’autres planètes, n’empêcherait pas l’existence de vie même s’il pourrait s’agir d’une vie différente de celle que nous connaissons sur Terre.

Le problème, selon les critiques de l’étude de la NASA – et ils sont nombreux -, c’est que l’article n’offre aucune preuve concluante que l’arsenic est incorporé dans l’ADN de la bactérie. Cette preuve aurait pu être obtenue relativement facilement par des techniques telles que la spectrométrie de masse ciblée. Selon l’article de Nature, l’étude démontrerait que la bactérie est capable d’absorber et d’isoler l’arsenic de son système de reproduction tout en continuant à survivre, et cela, grâce aux traces de phosphore qui restent présentes dans son environnement. Bon, ce n’est pas E.T. mais tout de même une preuve de plus de l’adaptabilité de l’être aux conditions auxquelles il doit faire face et une belle expérience en soi. À suivre….

 

Ariel Fenster

Les multiples visages de la bactérie Escherichia coli

bacteriaEn 1885 Le docteur Theodore Escherich ne pouvait pas s’imaginer que la bactérie qu’il avait isolé dans les selles d’un nourrisson allait une connaitre une telle célébrité. Malheureusement ces jours-ci, avec les intoxications alimentaires qui ont déjà fait 20 mortes en Europe, cette célébrité est surtout négative. Ce sont surtout des termes comme “bactérie tueuse” qui lui sont associés. Le fait est que ce sont seulement les mauvais éléments de cette très grande famille, de bactéries qui comptent des centaines de membres, qui font les manchettes. La grande majorité d’entre elles, sont non seulement inoffensives mais au contraire souvent bénéfique. Sans essayer de la réhabiliter je veux vous présenter ci-dessous les autres visages de l’Escherichia coli.

L’Escherichia coli, ou E. coli est une bactérie présente chez les mammifères y compris l’humain où elle est l’organisme dominant de la flore intestinale. La colonisation se fait dès les premiers moments après l’accouchement. La bactérie s’y multiple rapidement, ce qui empêche d’autres espèces pathogéniques de s’y installer. La bactérie E. coli joue un rôle dans la production de la Vitamine K qui aide à la coagulation du sang. C’est pourquoi il est souvent nécessaire de fournir de la vitamine K aux nourrissons après la naissance. Comme leur flore intestinale n’est pas complètement développée, elle ne produit pas de Vitamine K des quantités suffisantes pour prévenir des hémorragies. La bactérie E. coli, du fait de sa présence dans les selles, bien qu’inoffensives est utilisée, avec d’autres coliformes, comme marqueur pour indiquer la présence de bactérie pathogènes dans l’eau.

L’ E. coli, a été un des premiers organismes dont le code génétique a été élucidé. Ce qui nous a donné une meilleure compréhension du mode de fonctionnement de l’humain et de tous les organismes vivants. À ce sujet le prix Nobel Français Jacques Monod à eu cette belle phrase : “Ce qui est vrai pour l’E. coli est aussi vrai pour l’éléphant”. Mais c’est dans ses modifications que la bactérie a apporté le plus d’avantages à l’être humain. Armée des instructions nécessaires elle peut être transformée en micro-usine capable de produire rapidement et avec un minimum d’énergie une grande variété de composés utiles, et cela sans jamais se mettre en grève.

Le premier succès de la bactérie dans ce rôle a été la production de l’insuline humaine. Depuis la découverte, en 1912, du rôle de l’insuline dans le traitement du diabète par Banting et Best (deux Canadiens!), les patients étaient traités avec de l’insuline provenant d’animaux d’abattoirs. Bien que la protéine soit similaire à l’insuline humaine il y a quelques différences. En conséquence, chez certains individus, le système immunitaire la traite comme un corps étranger à rejeter. Une interaction qui peut causer des réactions inflammatoires au site de l’injection. Dans les années 1970 les scientifiques sont arrivés à identifier le gène qui codifie la production de l’insuline chez l’humain et à le transférer dans une bactérie du type E. coli (illustrée ci-contre). L’insuline produite par la bactérie, en tout pont semblable à l’insuline humaine a été mise sur le marché sous le nom d’Humuline (Eli Lily). Cela fut la première application de la technique de l’ADN recombinant et cela a donné le coup d’envoi aux multiples applications de la biotechnologie. Aujourd’hui cette dernière, entre autre grâce l’E. coli, produit des antibiotiques, des vaccins et une multitude d’autres thérapies.

C’est aussi grâce l’ADN recombinant, et à l’E. coli, que sont produits la plupart des fromages dans le monde. Le fromage dans son terme le plus général est le résultat de la coagulation de protéines de lait. Le lait de vache principalement, mais aussi de brebis de chèvres ou d’autres mammifères (ceux qui ont vu le film “Borat” sauront qu’il est aussi possible de produire du fromage avec du lait maternel). Cette coagulation se fait généralement par l’ajout de présure, une substance présente dans le suc gastrique de veaux ou d’agneaux (sa présence dans l’estomac favorise chez l’animal la digestion du lait de sa mère). Malheureusement les quantités de présure provenant de ces animaux n’arrivaient pas à suffire à la demande. Encore une fois c’est la bactérie E. coli qui a sauvé la situation. Le principe actif de la présure est une enzyme nommée chymosine. Comme pour l’insuline, les scientifiques sont arrivés à isolés le gène nécessaire à la production de l’enzyme. Ce gène a été ensuite incorporé dans une bactérie E. coli qui s’est transformée en usine de production de chymosine tout en point identique celle d’origine animale. Avec en plus l’avantage pour les végétariens (ovo-lacto) de ne pas avoir à utiliser un produit provenant de l’abatage d’animaux. La chymosine a l’honneur d’être le premier produit issu de la biotechnologie à avoir été approuvé pour l’alimentation humaine en 1990. Il est amusant de penser que les Français, pour qui le terme OGM est anathème, utilisent le procédé, sans état d’âme dans la production de leurs fromages.

La bactérie E. coli, sous différentes formes, jouent aussi un rôle important dans l’amélioration de notre environnement. Elle fait partie des bactéries qui dégradent les rejets humains dans les fosses septiques. Ces mêmes bactéries produisent du biogaz à partir de déchets organiques. Une innovation particulièrement intéressante dans ce domaine est la possibilité de produire directement des hydrocarbures à partir de la bactérie. Les chercheurs de la compagnie LS9 (LS9 Inc.) en Californie sont arrivés modifier des E. coli pour les rendre capables de convertir des sources naturelles de carbone, comme les sucres ou la cellulose, en biocarburants. Ces derniers peuvent utilisés dans les moteurs sans traitement supplémentaire. Imaginez d’avoir un digesteur à bactérie E. coli dans votre appartement. Vous lui donnez du sucre avant de vous coucher et le matin vous avez assez d’essence pour aller au travail. Non, je ne pense pas que c’est pour demain!

C’est justement la grande facilité avec laquelle la bactérie E. coli peut être modifiée, et sa grande vitesse de reproduction, qui sont la cause de ces espèces pathogènes qui lui donne mauvaise réputation. Dans le cas de l’intoxication alimentaire présente, qui a fait au moins 20 morts en Europe, il s’agit d’une nouvelle variante de la bactérie Escherichia coli entérohémorragique (ECEH). Celle-ci doit son nom aux symptômes de sang dans les selles qu’elle occasionne. La plupart des patients guérissent en une dizaine de jours mais certains sont sujets à une complication grave. Le syndrome hémolytique et urémique (SHU) qui affecte les reins, touche à peu près 10% des personnes infectée et est potentiellement mortel. Ce nouveau sérotype de la bactérie, baptisée O104, est de la même famille que celui (O157) qui a tué 7 personnes et rendu plus de 2,000 malades à Walkerton (ON) il y a quelques années. Et la théorie est que, comme à Walkerton, la bactérie proviendrait d’eau contaminé par du purin de bétail et qui aurait été en contact avec des légumes. Mais il semble que ce qui rend la bactérie O104 particulièrement virulente et qu’elle aurait emprunté des gènes d’une autre bactérie. Un phénomène, auquel E. coli sont adeptes, et qui non seulement la rend plus toxique mais également plus résistante aux antibiotiques. Ce qui explique que dans le cas de la variante O104 de l’ECEH ce n’est pas chez 5% mais près de 50% des patients que l’on observe le SHU. Au moment où j’écris ceci la source de la contamination semble être des germes de haricots provenant d’une ferme bio. Mais on en aura probablement jamais la confirmation.

Ariel Fenster

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