Les scientifiques trouvent des indices permettant de traiter le diabète et les troubles hormonaux dans un endroit inattendu : une toxine provenant de l’un des animaux les plus venimeux de la planète.
Une équipe de recherche multinationale dirigée par des scientifiques de l'Université de l'Utah a identifié un composant du venin d'un escargot marin mortel, le cône géographique, qui imite une hormone humaine appelée somatostatine, qui régule les niveaux de sucre dans le sang et de diverses hormones dans le corps. Les effets spécifiques et durables de cette hormone toxique, qui aident l'escargot à chasser sa proie, pourraient également aider les scientifiques à concevoir de meilleurs médicaments pour les personnes atteintes de diabète ou de troubles hormonaux, des maladies qui peuvent être graves et parfois mortelles.
Les résultats publiés dans la revue à comité de lecture Nature Communications le 20 août 2024.
Un plan pour de meilleurs médicaments
La toxine de type somatostatine caractérisée par les chercheurs pourrait détenir la clé pour améliorer les médicaments destinés aux personnes atteintes de diabète et de troubles hormonaux.
La somatostatine agit comme un frein pour de nombreux processus du corps humain, empêchant les niveaux de sucre dans le sang, de diverses hormones et de nombreuses autres molécules importantes d'augmenter dangereusement. Les chercheurs ont découvert que la toxine des cônes, appelée consomatine, fonctionne de manière similaire, mais la consomatine est plus stable et plus spécifique que l'hormone humaine, ce qui en fait un modèle prometteur pour la conception de médicaments.
En mesurant la manière dont la consomatine interagit avec les cibles de la somatostatine dans des cellules humaines dans une boîte de Pétri, les chercheurs ont découvert que la consomatine interagit avec l'une des mêmes protéines que la somatostatine. Mais alors que la somatostatine interagit directement avec plusieurs protéines, la consomatine n'interagit qu'avec une seule. Ce ciblage précis signifie que la toxine des cônes affecte les niveaux d'hormones et de sucre dans le sang, mais pas les niveaux de nombreuses autres molécules.
En fait, la toxine des cônes est ciblée avec plus de précision que les médicaments synthétiques les plus spécifiques conçus pour réguler les niveaux d'hormones, comme les médicaments qui régulent l'hormone de croissance. Ces médicaments constituent une thérapie importante pour les personnes dont le corps produit trop d'hormone de croissance. Les effets de la consomatine sur la glycémie pourraient rendre son utilisation comme traitement dangereux, mais en étudiant sa structure, les chercheurs pourraient commencer à concevoir des médicaments contre les troubles endocriniens qui ont moins d'effets secondaires.
La consomatine est plus spécifique que les médicaments synthétiques haut de gamme et elle reste également bien plus longtemps dans l'organisme que l'hormone humaine, grâce à l'inclusion d'un acide aminé inhabituel qui la rend difficile à décomposer. Il s'agit d'une caractéristique utile pour les chercheurs pharmaceutiques qui cherchent des moyens de fabriquer des médicaments qui auront des effets bénéfiques à long terme.
Apprendre des escargots cônes
Trouver de meilleurs médicaments en étudiant des venins mortels peut sembler peu intuitif, mais Helena Safavi, PhD, professeure agrégée de biochimie à la Spencer Fox Eccles School of Medicine (SFESOM) de l'Université de l'Utah et auteure principale de l'étude, explique que la létalité des toxines est souvent facilitée par un ciblage précis de molécules spécifiques dans le corps de la victime. Cette même précision peut être extrêmement utile dans le traitement des maladies.
Les animaux venimeux ont, au cours de l'évolution, affiné les composants de leur venin pour atteindre une cible particulière chez la proie et la perturber. Si vous retirez un composant individuel du mélange de venin et observez comment il perturbe la physiologie normale, cette voie est souvent très pertinente dans la maladie. Pour les chimistes médicinaux, « c'est un peu un raccourci ».
Helena Safavi, Ph. D., professeure agrégée de biochimie, École de médecine Spencer Fox Eccles (SFESOM), Université de l'Utah
La consomatine partage une lignée évolutive avec la somatostatine, mais au cours de millions d'années d'évolution, l'escargot cône a transformé sa propre hormone en arme.
Pour les proies des escargots coniques, les effets mortels de la consomatine dépendent de sa capacité à empêcher la hausse du taux de sucre dans le sang. Et surtout, la consomatine n'agit pas seule. L'équipe de Safavi avait déjà découvert que le venin des escargots coniques contenait une autre toxine qui ressemble à l'insuline, abaissant le taux de sucre dans le sang si rapidement que la proie des escargots coniques devient insensible. La consomatine empêche alors la remontée du taux de sucre dans le sang.
« Nous pensons que l'escargot cône a développé cette toxine hautement sélective pour fonctionner de concert avec la toxine de type insuline afin de réduire la glycémie à un niveau vraiment bas », explique Ho Yan Yeung, PhD, chercheur postdoctoral en biochimie à la SFESOM et premier auteur de l'étude.
Le fait que plusieurs parties du venin du cône agissent sur la régulation de la glycémie suggère que le venin pourrait contenir de nombreuses autres molécules ayant des effets similaires. « Cela signifie qu'il pourrait ne pas contenir uniquement des toxines de type insuline et somatostatine », explique Yeung. « Il pourrait également contenir d'autres toxines ayant des propriétés de régulation du glucose. » Ces toxines pourraient être utilisées pour concevoir de meilleurs médicaments contre le diabète.
Il peut paraître surprenant qu'un escargot soit capable de surpasser les meilleurs chimistes humains dans la conception de médicaments, mais Safavi affirme que les escargots cônes ont le temps de leur évolution. « Nous essayons de faire de la chimie médicinale et de développer des médicaments depuis plusieurs centaines d'années, parfois de manière médiocre », dit-elle. « Les escargots cônes ont eu beaucoup de temps pour le faire vraiment bien. »
Ou, comme le dit Yeung, « les escargots cônes sont tout simplement de très bons chimistes ».
Cette recherche publiée dans Nature Communications le 20 août 2024, sous le titre « Perturbation de l'homéostasie du glucose chez les proies : utilisation combinatoire de mimétiques militarisés de la somatostatine et de l'insuline par un escargot cône chasseur de poissons ».
Les recherches rapportées dans ce communiqué de presse ont été soutenues par l'Institut national des sciences médicales générales des National Institutes of Health sous le numéro de subvention R01GM144719-03. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des National Institutes of Health. Cette recherche a également été soutenue par une subvention Villum Young Investigator Grant (19063), une subvention de démarrage de la Commission européenne (ERC-Stg 949830) et la Fondation Carlsberg (CF20-0248).
