Le sol : une beauté insoupçonnée ?

Featured

feuilles-mortes-autommne-620x240
Chloé se réveille doucement. Dans son lit, elle entend le bruit de papier de verre des feuilles bousculées par le vent. Aujourd’hui, les parents de son cousin Vivien viennent lui rendre visite : ils vont passer la journée avant de repartir chez eux, en ville. Chloé s’habille rapidement. C’est jour de …
Continue reading

[Mondochallenge] – La drague –

Featured

jeff-cerveau
Un challenge, trois mondoblogueurs et un seul sujet : la drague. Rock. La drague ? Noooon ! Pas ça ! J’aurais même accepté de parler politique, mode ou pire encore : foot ! Mais pas la drague ! Je sors mon fouet à clou (oui, un seul clou, je suis un tout petit peu sado). Voici mon […] Cet article [Mondochallenge] – La drague – est apparu en premier sur De la science sauvage pour des cerveaux en ébullition. Continue reading

Introduction à la métagénomique

Featured

meh-ro10795
Le microbiote et la métagénomique sont les deux mots tendances de ces dernières années dans les laboratoires de microbiologies. Derrière eux se cacherait les réponses à de nombreuses maladies maladies comme le diabète, la maladie de Crohn et même l’autisme ou la schizophrénie.
Commençons donc par définir ces deux termes:
– Le microbiote est l’ensemble des micro-organismes (bactéries, virus, champignons, levures) vivants dans un environnement spécifique appelé microbiome. L’exemple typique est le microbiote intestinal. Votre intestin est composé de millions d’espèces bactériennes différentes formant une communauté écologique en symbiose avec votre organisme et nécessaire à son bon fonctionnement. Il joue entre autre un rôle de barrière vis-à-vis d’autres agents microbiens pathogènes. La destruction du microbiote intestinal par des antibiotiques est par exemple responsable des infections intestinales par Clostridium difficile.
Pour vous prouver l’importante du microbiome, retenez que le génome humain est composé d’environ 23 000 gènes. Le nombre de gènes retrouvés dans l’ensemble des micro-organismes du microbiome intestinal se compte en millions.
– La métagénomique est la méthode d’étude du microbiote. C’est une technique de séquençage et d’analyse de l’ADN contenu dans un milieu. A l’inverse de la génomique qui consiste à séquencer un unique génome, la métagénomique séquence les génomes de plusieurs individus d’espèces différentes dans un milieu donné. Une analyse typique de métagénomique vous donnera la composition d’un microbiome. C’est à dire quelles espèces sont présentes, leurs abondances et leurs diversités.
C’est en partie grâce à l’évolution majeure des technologies de séquençage haut débit et à la bioinformatique, que la métagénomique est aujourd’hui à notre portée.
Dans la suite de cet article, nous verrons uniquement la métagénomique bactérienne, plus particulièrement la métagénomique ciblé sur l’ARN 16S. Mais gardez bien en tête que les métagénomiques virales et mycotiques, bien que plus rares, existent aussi.

Stratégie en métagénomique

Il existe deux grandes stratégies de séquençage en métagénomique : la stratégie globale et la stratégie ciblée.
  • La métagénomique globale consiste à fragmenter tous les ADNs présents dans un échantillon en courts fragments et les séquencer à l’aide d’un séquenceur haut débit. D’où le nom de Shotgun sequencing. Les séquences (ou reads) obtenues sont ré-assemblées bioinformatiquement afin de reconstruire les génomes bactériens d’origine.
Stratégie globale : L’ensemble des ADNs présents dans un échantillon de microbiote sont séquencés.
  • La métagénomique ciblée n’est pas de la métagénomique à proprement parler, mais de la métagénétique. Cette stratégie consiste à séquencer un unique gène au lieu d’un génome complet. Cependant le terme de métagénomique étant plus régulièrement employé pour décrire cette stratégie, je continuerai ainsi. Ce gène doit être commun à plusieurs espèces tout en présentant des régions suffisamment variables afin de discriminer une espèce. En bactériologie, le gène utilisé est celui de l’ARN 16S. Il s’agit d’un gène présent uniquement chez les bactéries.
Stratégie ciblé : Seuls les ADNs du gène cible sont séquencés. En bactériologie, le gène cible est l’ARN 16S.
Chaque stratégie a son avantage. La métagénomique globale est plus précise dans le sens où elle séquence l’ensemble du génome d’une bactérie alors que la seconde ne s’intéresse qu’à un seul gène. Cette première stratégie permet par exemple de décrire le fonctionnement global du microbiote en séquençant l’ensemble des gènes présents.
La stratégie ciblée est quant à elle plus sélective. En effet, le gène de l’ARN 16S est présent uniquement chez les bactéries qui seules seront séquencées. La stratégie globale va séquencer tous les ADN présents dans le milieu sans discernement, qu’ils soient bactériens, viraux ou encore humains.
Enfin, les algorithmes de traitements des données issues d’un séquençage ciblé sont beaucoup plus simples que les assemblages de génomes nécessaires dans le séquençage global. Pour comprendre cette complexité, essayez de mélanger toutes les pièces de 200 puzzles différents et tentez de retrouver les modèles originaux. C’est la problématique de la métagénomique globale.
On ne s’intéressera ici qu’à la stratégie 16S, utilisée en bactériologie. C’est un bon point de départ pour commencer !

L’ ARN 16S

Vous connaissez les ribosomes ? Ces petits organelles dans la cellule formés de deux sous-unités permettant la traduction de l’ARN en protéine. Et bien chez la bactérie, et uniquement chez elle, la petite sous unité est formée de l’ARN 16S.
Structure secondaire de l’ARN 16S avec ses différentes boucles.
Il s’agit d’un ARN non codant composé d’environ 1500 nucléotides possédant des régions constantes et variables. Il suffit d’aligner la séquence d’ARN 16S de différentes espèces bactériennes pour s’en rendre compte. Comme vous pouvez le voir sur la figure ci-dessous, certaines régions sont constantes entre les bactéries alors que d’autres régions sont variables.
Similarités des séquences d’ARN 16S entre plusieurs bactéries. Sous le graphique figurent les différents couples d’amorces utilisables.
Les régions variables n’ont pas de rôle fonctionnel important et peuvent diverger au cours de l’évolution sous l’effet des mutations neutres.
C’est ce qui va nous permettre de discriminer les taxons bactériens au sein du microbiome. A chaque taxon correspondra une séquence particulière au niveau des régions variables. Il s’agit de la signature du taxon.
Les régions constantes vont permettre quant à elles de capturer l’ensemble des ARN 16S. Ces régions étant identiques chez toutes les bactéries, il est possible de construire des amorces comme pour une PCR afin de sélectionner la région d’intérêt.
En réalité, seule une partie de l’ARN 16S est séquencée car les séquenceurs haut débit ne peuvent pas séquencer d’un coup les 1500 nucléotides de l’ARN 16S (enfin… sauf le Pacbio). Le couple d’amorce V3-V5, que vous pouvez voir sur la figure 3, permet par exemple de séquencer une région de 500 nucléotides contenant 3 régions variables.

Assignent taxonomique

Une fois le séquençage réalisé, c’est au tour des bioinformaticiens de prendre le relais. Un fichier contenant l’ensemble des reads (séquences) est obtenu après séquençage. Après plusieurs étapes de filtrage et de nettoyage de ces données, il faut assigner à chaque séquence le nom de la bactérie. Pour cela, deux stratégies existent.
  • La stratégie close-reference consiste à comparer chaque séquence aux séquences présentes dans une base de donnéees avec un seuil en général de 97% de similarité. Greengene, Silva et RDP sont les bases de données d’ARN 16S les plus connues. Cette stratégie a le mérite d’être rapide mais son principal problème est d’ignorer les séquences absentes des bases de données. Pour palier à ce problème, la deuxième stratégie peut être utilisée.
Stratégie 1. Chaque séquence est recherchée dans une base de données et assignée à son taxon.
  • La stratégie appelée de novo, n’utilise pas de base données mais consiste à comparer les séquences entre elles puis les regrouper par similarité. Les clusters ainsi formés élisent une séquence consensus qui peut à son tour être annotée par une base de données ou rester comme telle définissant alors une espèce inconnue.
Stratégie 2. Les séquences sont comparées entre elles pour former des groupes similaires ou clusters.
Une fois l’assignation taxonomique réalisée, il suffit de compter le nombre d’espèces présentes dans chaque échantillon et de construire la table des OTUs.

La table des OTUs

Le point de départ de toutes analyses en métagénomique est la construction de la table des OTUs (operationnal taxonomic unit). La notion d’espèce est difficile avec les bactéries, on parle plutôt d’OTU pour définir un ensemble de bactéries similaires à plus de 97 %.
La table des OTUs est un tableau à double entrées contenant le nombre de séquences par OTU et par échantillon. On parle d’abondance. Ces abondances absolues sont normalisées afin de rendre les échantillons comparables. Plusieurs méthodes de normalisation existent, mais la plus courante est d’utiliser les pourcentages. Sur la figure ci-dessous, les échantillons 1 et 3 ont tous les deux une abondance absolue de 3 en bactéries rouges. En pourcentage, leurs abondances relatives deviennent 42,8 % et 75 % respectivement.
Tables des OTUs obtenues à partir de plusieurs échantillons

Analyse des données

Diversité Alpha

La diversité alpha est une mesure indiquant la diversité d’un échantillon unique.
Le nombre d’espèce est par exemple un indicateur d’alpha diversité.
B est plus diversifié que A car il contient deux fois plus d’espèces
Mais comme vous pouvez le voir dans la figure ci-dessous, Le nombre d’espèce n’est pas toujours adapté. C’est pour cette raison que d’autres indicateurs existent.
B contient plus d’espèce mais semble moins diversifié
L’indice de Shannon ou entropie de Shannon est un exemple d’alpha diversité répondant à ce problème. Cette indice reflète aussi bien le nombre d’espèce que leurs abondances. Sa formule est la suivante :
Indice de Shannon. Pour chaque espèce faire la somme des fréquences multiplié par le log des fréquences
La figure A précédente contient 13 espèces, dont 4 vertes, 5 rouges et 4 bleues. La diversité de shannon pour A est donc :
En faisant de même pour B, on retrouve alors une diversité plus faible de 0.72.
L’entropie de A est supérieur à celle de B
Les autres indicateurs répondent chacun à des problèmes différents. L’indice Chao1 estime le nombre d’espèce réel dans l’environnement à partir du nombre d’espèce dans l’échantillon. Il y a aussi l’indice de Simpson, de Fisher et l’indice ACE. Faite un tour sur ce site pour avoir plus des informations plus détaillées.
Le graphique ci-dessous montre les différences de diversité alpha du microbiote intestinal en fonction du régime alimentaire.
Diversité alpha du microbiote intestinal en fonction du régime alimentaire.
Source

Diversité Beta

La diversité bêta consiste à mesurer la diversité des espèces entre les échantillons. On procède le plus souvent à l’analyse multivariée de la matrice des OTUs en ayant recours aux méthodes d’ordinations comme l’analyse en composantes principales. Pour faire simple, imaginons que notre table des OTUs soit composée de 2 bactéries et 6 échantillons. La représentation sur un graphique serait facile en utilisant 2 axes (1 par bactérie). Chaque point de ce graphique serait un échantillon dont les coordonnées représentent l’abondance pour chaque bactérie. La figure de gauche ci-dessous illustre cet exemple. En colorant ces points sur une variable attachée aux échantillons, comme le site de prélèvement, on pourrait découvrir des groupes distincts, comme l’illustre la figure de droite.
Chaque point représente un échantillon réparti sur les deux axes en fonction de leurs abondances. Certains échantillons semblent associées entre eux.
Bien entendu, il y a plus de deux bactéries différentes dans un microbiome. Ce qui nécessite un nombre d’axe impossible à représenter graphiquement. Les méthodes d’ordination répondent à ce problème en projetant la variabilité de tous ces axes sur 2 axes pouvant être visualisés.
L’analyse en composantes principales (ACP) est un exemple d’ordination. Il en existe bien évidemment d’autres. La plus couramment utilisée en métagénomique est une jumelle de l’ACP, l’analyse en coordonnées principales (PCoA) que je ne détaillerai pas.
Une fois la représentation réalisée, on cherche alors des groupes de points et la variable explicative que l’on visualise à l’aide d’une couleur. Sur la figure ci-dessous, l’analyse de plusieurs échantillons provenant de différents sites anatomiques révèle les compositions propres à chaque site.
Analyse en composantes principales de différents échantillons microbiens provenant de différents sites anatomiques.
Source

Conclusion

La métagénomique est un sujet complexe en plein essor qui nécessite une connaissance précise des différentes techniques pour éviter tout écueil. De nombreux biais peuvent intervenir à toutes les étapes, tant du coté biologique que bioinformatique. D’ailleurs, l’assignation taxonomique que je décris dans cet article reste simple et naïve. D’autres méthodes plus complexes mais valables statistiquement sont préférables. Par exemple la méthode dite de « Minimum Entropy Decomposition » permet de classer les OTU en s’abstenant du seuil théorique des 97 %.
Enfin, si vous voulez approfondir la métagénomique, je vous invite très fortement à regarder les vidéos de Dan Knights (un dieu en métagénomique) disponibles sur YouTube!

Références

Remerciements

@Thibaud_GS
@Piplopp
@pausrrls
@Oodnadatta Continue reading

La yaourt ramène sa science

Featured

yaourt
La prochaine fois que vous dégusterez un yaourt — au petit-dej’, au goûter, en dessert ou en en-cas — pensez bien à la chose suivante : respect, car c’est un véritable concentré de science et de technologie. Là, vous vous dîtes : « Chanteclac a fumé la moquette et mangé trop de yaourts ». Et bien vous … Lire la suite de La yaourt ramène sa science
Continue reading

Des parasites sous le sapin : deux livres à dévorer

Featured

La vie rêvée des parasites
Nous autres, blogueurs scientifiques, avons à cœur de partager des sujets qui nous passionnent mais qui apparaissent parfois au grand public comme ennuyeux, compliqués, voir peu ragoutants. Notre outil : la vulgarisation ! Ou l’art de rendre ces sujets ludiques, amusants et divertissants, en diffusant nos connaissances sans que ça n’en ait l’air. Mais parfois, on croise des petites œuvres de vulgarisation qui racontent si bien des sujets qui nous tiennent à cœur qu’on a juste envie de les partager tels quels. C’est le cas de ce petit livre que j’ai déniché à la bibliothèque : « La vie privée des morpions et autres histoires de parasites ». Forcément, un livre qui parle de parasites, il fallait que je l’ouvre.
Quoi de moins répugnant que des parasites suceurs de sang, des morpions qui grattent là où c’est indécent de se gratter, ou des vers solitaires qui squattent nos entrailles ? Pourtant l’auteur nous mitraille de petites anecdotes désopilantes et parfois stupéfiantes. De quoi voir notre condition d’être humain avec un peu plus d’humilité. Car il se pourrait bien que les parasites et autres petites bêtes soient bien plus liés aux humains et à leur histoire qu’on ne l’admet.
Par exemple, la perte des poils de nos ancêtres n’était-elle pas un prétexte de l’évolution pour nous débarrasser d’une myriade de squatteurs ? Certains grands conflits historiques n’auraient-ils pas eu une issue différente si une des armées n’avait pas été décimée par des parasites ? Saviez-vous que le surnom « Peaux-Rouges » des Indiens d’Amériques doit son origine aux moustiques ? Ou que la mode des selfies… aide à la propagation des poux ? Entres autres histoires de fourmis esclavagistes ou moustiques raquetteurs, ce livre permet à petits et grands d’apprendre un tas de choses sur ce monde formidable des parasites, de manière très accessible et illustré avec brio.
Pour les plus grands, un autre livre lui aussi paru cette année permet de découvrir avec délice mes parasites préférés, les parasites manipulateurs. Le livre « This is your brain on parasites » est déjà listé comme best-seller par une célèbre plateforme de vente en ligne. L’auteur ne s’est pas contenté de résumer les connaissances sur le sujet, elle a passé plusieurs années à préparer l’ouvrage, rencontrant beaucoup de chercheurs du domaine. Le livre a du coup une grande dimension humaine, avec l’histoire des découvertes de ces êtres étranges et des portraits plein de vie de ceux qui y ont contribué. Les faits scientifiques sont racontés avec une légèreté et un style qui n’enlèvent rien à leur exactitude.
L’auteur nous dévoile enfin la vérité, toute la vérité sur Toxoplasma gondii, ce parasite supposé nous faire aimer les chats, à grand renfort de références. Elle nous présente de nombreuses maladies sous un jour nouveau : parasites et pathogènes ne sont plus agents passifs déclencheurs de calomnies mais acteurs usant de stratégies subtiles et élaborées. Et surtout elle rétablie la place des parasites dans les écosystèmes naturels… et dans nos sociétés humaines. En décrivant leurs effets innombrables, on peut enfin toucher du doigt l’importance insoupçonnée de leur présence. Une importance qui fait frissonner.
L’ouvrage n’est pour l’instant disponible qu’en anglais, mais pour ceux qui comprennent la langue il reste très facile à lire puisqu’il vise le grand public. Il fait partie de ces livres qui font un peu peur au premier abord – de la science, un petit pavé et pas d’images – et qui se dévorent avant que l’on puisse s’en rendre compte. De l’humour, des anecdotes à croquer un peu partout, des faits qui nous laissent sans voix… En bref, si vous n’avez pas encore fini votre liste de noël, vous savez quoi ajouter !

Références

« La vie rêvée des morpions : Et autres histoires de parasites » de Marc Giraud (Auteur), Roland Garrigue (Illustrations). Edition Delachaux et Niestlé, Collection : L’humour est dans le pré. 2016.
« This is your brain on parasites: How tiny creatures manipulate our behavior and shape society », de Kathleen McAuliffe. Edition Houghton Mifflin Harcourt. 2016.
Continue reading

Petites histoires de l’ovule.

Featured

Ovocyte
Pour fabriquer un embryon, un ovule et un spermatozoïde sont nécessaires (quoi qu’on ait pu lire ou entendre, suite à une étude mal interprétée). Alors on a tous appris (ou vu) que l’ovule est gros et que le spermatozoïde est… Read more → Continue reading

Vocabulaire de la botanique (7) : Poacées, herbes, céréales, pelouses et gazons!

Featured

Poacees

Les joyeuses leçons de Sauvages du Poitou nous ont entrainés jusque là à la poursuite des feuilles simples , des feuilles composées , de l’art délicat de la phyllotaxie (la disposition des feuilles sur la tige), des fleurs régulières , des fleurs irrégulières ainsi que des capitules et des […]
Continue reading

Le mystère du syndrome des cheveux incoiffables est percé

Par Marion Guillaumin.
Non, je n’ai pas lu cette nouvelle chez le coiffeur mais sur le site de l’Inserm, dans la rubrique des communiqués de presse. Juste après l’ébauche d’un espoir de trouver une solution pour enfin parvenir à me coiffer correctement, j’ai soudain été obnubilée par cette question « Mais il y a vraiment un syndrome ?! ». Du coup me voilà, au même niveau que les magazines féminins(si si, ils en ont parlé) mais l’angle de cet article restera scientifique, et uniquement scientifique. Qu’on (…) –
Rédacteurs réguliers /

Continue reading

POURQUOI A-T-ON MAL AU BRAS GAUCHE LORS D’UNE CRISE CARDIAQUE ?

Featured

infarctus-web_0


En 1956, le prix Nobel de médecine et de physiologie fut décerné à un médecin un petit peu spécial, Werner Forssmann, pour ses travaux sur le cathétérisme cardiaque. Quelques décennies plus tôt, en 1929, cet interne en chirurgie (il n’était donc même pas encore médecin !) avait eu une intuition : il est possible d’injecter des médicaments directement au niveau du cœur, sans pour autant avoir à ouvrir la cage thoracique. Pour cela, il fallait utiliser un long et fin tuyau qu’on introduirait dans une veine et qu’on pousserait jusqu’au cœur.

Personne ne crut en son idée. C’est ainsi qu’il décida de tenter le geste sur lui-même !

Il s’anesthésia l’avant-bras droit, l’incisa et introduisit un cathéter (un tuyau) dans l’une de ses veines. Puis il marcha jusqu’au service de radiologie de l’hôpital et « filma » la progression du cathéter au sein de son bras, de son épaule, à travers sa poitrine jusqu’à l’oreillette droite de son cœur !


Werner Forssmann et le résultat de son expérience : on voit clairement sur cette radio thoracique
le cathéter qui passe à travers sa veine axillaire, sous-clavière, cave jusqu’au coeur. 

Cette prise de risque ne fut pas du tout du goût de ses supérieurs, si bien que Forssmann abandonna la cardiologie pour l’urologie (encore des histoires de tuyaux).

Membre du parti nazi pendant la guerre, il fut capturé par les Alliés et ses travaux sur le cathétérisme cardiaque furent perfectionnés par un médecin français, André Cournand, et un médecin américain, Dickinson Richards, qui reçurent eux aussi le prix Nobel en même temps que Forssmann.

La démonstration qu’il était possible d’atteindre le cœur sans avoir à ouvrir la cage thoracique, mais simplement en introduisant un tuyau dans une veine à distance du cœur révolutionna la prise en charge des pathologies cardiaques.

Elle permit le développement, dans les années 60, de la radiologie cardiaque interventionnelle : et s’il était possible, via le cathéter, non seulement d’injecter des médicaments, mais aussi de déboucher les artères quand celles-ci s’encrassent ?

C’est là tout le problème des infarctus du myocarde : une des artères qui irriguent le cœur se bouche, et le sang ne peux plus apporter oxygène et nutriments au muscle le plus important du corps ! 

Le cœur a une fonction essentielle : c’est lui qui est chargé de pomper le sang à travers l’organisme. Et une partie de ce sang lui est nécessaire car il parcoure les artères coronaires et lui apporte l’oxygène et les nutriments nécessaires à son propre fonctionnement.

Il peut cependant arriver, à grand renfort de malbouffe, de clope ou de diabète, que ces artères s’encrassent : il se forme à leur surface des plaques de cholestérol, qui grossissent, grossissent… Jusqu’à leur rupture. Le sang commence alors à coaguler autour de la plaque, et bientôt obstrue toute l’artère : le sang ne peut plus passer, c’est l’infarctus du myocarde ! Si l’artère n’est pas rapidement débouchée, le muscle cardiaque se nécrose et le patient coure un grave danger.

Quand une artère coronaire (qui irrigue le cœur) s’encrasse…

L’idée de la radiologie interventionnelle, c’est d’utiliser la technique développée par Forssmann, Richards et Cournand pour déboucher l’artère au moyen d’un petit ballonnet accroché à l’extrémité du cathéter et que l’on gonfle une fois placé au niveau de la plaque de cholestérol rompue. On appelle cela une angioplastie.


C’est une technique qui est bien maîtrisée aujourd’hui et qui est couramment utilisée dans les grands centres de cardiologie français. Mais c’est une technique qui doit être mise en place très rapidement : il est nécessaire d’effectuer l’angioplastie moins de 2 heures après l’apparition des premiers symptômes pour espérer un résultat optimal !

D’où la nécessité pour les médecins de diagnostiquer très vite l’infarctus du myocarde.

Fort heureusement, l’infarctus du myocarde entraîne souvent des signes caractéristiques. Le malade est très angoissé, il a l’impression d’un étau lui écrase la poitrine, et surtout… il a mal !


Qu’est-ce que la douleur ?


La douleur n’est ni plus, ni moins qu’un signal d’alarme de l’organisme qui nous permet de savoir que quelque chose ne va pas. Dans ce sens, la douleur est un phénomène indispensable à notre survie : si vous posez la main sur une plaque chaude, c’est la douleur qui vous la fait immédiatement enlever et ainsi empêcher qu’elle ne se transforme en bifteck cuit à point !

C’est pour cela que les personnes souffrant d’une insensibilité congénitale à la douleur ont une espérance de vie moins élevée qu’un individu sain, car elles se blessent régulièrement sans le savoir.

Notre corps est recouvert de récepteurs capables de détecter les différents types de douleurs (thermiques, mécaniques, chimiques…) : les nocicepteurs. Ces détecteurs sont en fait de simples terminaisons nerveuses, des bouts d’axones qui terminent leur chemin juste sous la surface de la peau.

Ces nocicepteurs se prolongent par 2 types de fibres aux propriétés différentes : les fibres Aδ qui véhiculent rapidement une douleur à type de piqûre et les fibres C qui transmettent plus lentement une douleur à type de brûlure.
Trois grands groupes de fibres nerveuses sont impliquées dans nos sensations
tactiles et douloureuses : les fibres A delta et C véhiculent les informations
douloureuses, alors que les fibres A bêta véhiculent les informations tactiles.

C’est ces 2 types de fibres qui expliquent que lorsque vous posez la main sur une plaque de cuisine chaude, la première douleur que vous ressentez (et qui vous surprend) est plutôt à type de piqûre, alors que la sensation de brûlure vient quelques instants plus tard et est plus durable.

Les fibres nerveuses Aδ  et C se projettent vers la moelle épinière où elles se connectent à un neurone dit « nociceptif », qui lui-même se projettera vers le cerveau pour transmettre l’information douloureuse.

Ces neurones nociceptifs ne reçoivent pas seulement une information douloureuse, mais aussi une information tactile non douloureuse via d’autres fibres, les Aβ –à travers des interneurones. Cette information tactile permet d’inhiber la transmission de l’information douloureuse au niveau du neurone nociceptif : c’est le phénomène du Gate control. L’information tactile « ferme la porte » aux sensations douloureuses qui sont donc bloquées au niveau de la moelle épinière. Ainsi, elles ne peuvent pas être acheminées jusqu’au cerveau et nous ne ressentons pas de douleur.

C’est exactement pour cela que votre maman vous disait de frotter à l’endroit où vous veniez de vous cogner !

Le neurone nociceptif de la moelle épinière reçoit 2 types d’information. D’une part, il reçoit des informations douloureuses via les fibres A delta et C, qu’il transmettra jusqu’au cerveau : c’est l’origine de la sensation douloureuse. Mais il reçoit d’autre part des informations tactiles provenant des fibres A bêta qui vont inhiber le message douloureux avant qu’il n’atteigne le cerveau.

Le neurone nociceptif de la moelle épinière reçoit donc 3 types d’information : 2 informations douloureuses via les fibres Aδ et C, qui sont modulées par l’information tactile des fibres Aβ.

Dans le cas de l’infarctus du myocarde, la douleur est souvent typique : le malade a souvent l’impression qu’on lui écrase la poitrine, qu’on la serre fort dans un étau. Mais très souvent aussi, le patient dit avoir mal dans l’épaule et le bras gauche, ou encore à la mâchoire.

C’est quelque chose qui peut être surprenant car il n’y a au premier abord aucune raison pour qu’un infarctus du myocarde provoque une douleur à cet endroit-là.


Comment expliquer cette douleur dans la poitrine et dans le bras gauche ?


Nous avons parlé plus haut des nocicepteurs, présent sous notre peau et qui permettent de détecter les stimulations douloureuses. En réalité, ils se trouvent aussi dans nos viscères, au sein de nos organes comme le cœur, les intestins, les reins, le foie… Ces nocicepteurs sont présents dans tout notre corps, excepté un seul organe : notre cerveau !

Ainsi le cerveau, l’organe qui nous permet de ressentir la douleur, y est lui-même insensible !

L’information douloureuse au niveau du cœur est donc recueillie par des nocicepteurs cardiaques et transmise jusqu’à la moelle épinière par le biais de nouvelles fibres nerveuses.

Au niveau de la moelle, ces fibres vont à nouveau se projeter… sur les neurones nociceptifs, qui reçoivent donc au final 4 informations différentes : les informations douloureuses cutanées (via les fibres Aδ et C), tactiles cutanées (Aβ) et les informations douloureuses viscérales !

Tout ça pour un même neurone !

Dès lors, comment le cerveau peut-il savoir d’où provient précisément l’information douloureuse qu’il reçoit ?

Le neurone nociceptif de la moelle reçoit en réalité un 3ème type d’information : une information douloureuse provenant des viscères. Ainsi, lorsqu’il transmet un signal de douleur au cerveau, ce dernier ne peut savoir si l’information douloureuse provient des viscères ou de la peau : c’est l’origine des douleurs projetées.

Il ne peut pas, ou y arrive très mal, et c’est ce phénomène qui est à l’origine des douleurs projetées que l’on peut observer dans l’infarctus du myocarde. Le cerveau reçoit une information douloureuse provenant de neurones qui gèrent à la fois les signaux douloureux cardiaques et ceux provenant de l’épaule et du bras gauches !


Le cerveau ne peut distinguer l’origine du signal douloureux qu’il reçoit : provient-il du
cœur ou du bras gauche ?

Ces associations n’existent pas que pour le cœur, et il est possible de « cartographier » les zones douloureuses à la surface du corps correspondant aux différents organes. Ainsi, une atteinte du foie (typiquement un calcul biliaire) pourra entraîner une douleur au niveau de l’épaule droite par le biais des mêmes mécanismes.

Ces douleurs projetées sont très importantes pour les médecins, notamment dans le but d’écarter les diagnostics dits différentiels. En effet, une douleur thoracique peut avoir des origines très variées qui n’ont pas toutes la même gravité : de la bénigne douleur intercostale à l’infarctus du myocarde gravissime en passant par les remontées acides ! Bien souvent, ce sont les irradiations douloureuses qui nous permettent de faire un choix entre ces différents diagnostics.

Ce choix est lourd de conséquences car de lui va dépendre la prise en charge du patient : il s’agit de ne pas se tromper !

Mais avant tout, il est nécessaire de rappeler que l’infarctus du myocarde et l’arrêt cardiaque ne sont pas qu’une affaire de médecins. Leur prise en charge dépend de tout le monde !

Cette prise de conscience doit se faire par l’apprentissage par chacun d’entre nous des signes typiques de l’infarctus du myocarde et des gestes qui sauvent lors d’un arrêt cardiaque.

La meilleure chose à faire est de se former aux gestes de premier secours au centre de la croix rouge le plus proche de chez soit ! Cela coûte une trentaine d’euros et prend une journée… C’est peu cher quand il s’agit de sauver des vies !

SOURCES :
– http://www.med.univ-montp1.fr/enseignement/masters_LMD/M1/Physiopathologie/M1_Physiopathologie_Nociception.pdf
Continue reading