LE DOPAGE
Avons-nous atteint une limite dans la détection des nouveaux dopants ?
LE DOPAGE GÉNÉTIQUE
La thérapie génique est un procédé permettant d’insérer un gène présentant un intérêt, dans le génome d’un individu. Initialement prévue pour guérir les maladies héréditaires, elle peut être détournée de sa fonction première pour le dopage. En effet, de nombreux paramètres très importants dans le sport comme par exemple la densité musculaire ou la quantité de globules rouges dans le sang, sont d’origine génétique. En intégrant au génome de l’athlète le gène lié à l’un de ces paramètres, il est possible d’augmenter ses capacités sportives, c’est ainsi que fonctionne le principe du dopage génétique.
Il existe différents procédés utilisés dans le cas du dopage génétique pour agir sur les paramètres "sportifs". En effet, il est possible par exemple de:
- stimuler ou bloquer la production d'une hormone par l'organisme,
- produire une protéine spécifique grâce à une modification du génome de l'athlète,
- sélectionner génétiquement certaines allèles avantageuses,
La thérapie génique peut mettre en oeuvre des procédés dits « in-vivo » lorsque le gène est directement injecté avec son vecteur dans l’organe cible, ou bien « ex-vivo » lorsque des cellules sont préalablement prélevées puis mises en culture avant que l’on y transfère le gène grâce à son vecteur et que l’on réimplante le tout dans l’individu.
Le vecteur dont il est question plus haut pour transférer le gène d’intérêt dans le génome de l’athlète, est un virus rendu inoffensif au préalable. Ce vecteur de transfert à été choisi car les virus sont naturellement « programmés » pour rentrer à l’intérieur de cellules hôtes et transférer leur patrimoine génétique dans le génome de la cellule infectée. Cela vient du fait que les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires, c’est-à-dire qu’ils sont obligés d’infecter une cellule hôte pour pouvoir répliquer leurs ADN car les virus, eux, ne possèdent pas la machinerie cellulaire nécessaire à la réplication de l’ADN.
Création du vecteur :
Tout d’abord, il faut sélectionner les gènes qui vont être utiles au sportif. Régulièrement des listes de ces gènes à effets désirables pour les sportifs sont constituées. En 2000, elle listait 29 gènes contre 169 aujourd’hui. Ces gènes dits « sportifs » agissent le plus souvent sur l’EPO, augmentant l’endurance, et sur la myostatine accroissant la force musculaire. Y figurent aussi des facteurs de croissance comme l’IGF-1. Récemment, on a même découvert un « human speed gene » qui tonifie particulièrement les muscles.
Après la sélection du gène pour son efficacité et l’amélioration qu’il va apporter au sportif, on doit insérer ce gène dans le génome du virus pour qu’il puisse par la suite pénétrer dans l’organisme du sportif. Il existe plusieurs types de virus qui ont des modes d’actions différents. Les plus utilisés en thérapie génique ainsi que sur les sportifs sont les rétro-virus. Leur avantage étant qu’ils ont la capacité d’intégrer leur information génétique dans le génome de la cellule cible contrairement à d’autres types de virus qui ne font qu’apporter, dans le noyau de la cellule cible, des « unités » d’information génétique qui ne seront pas intégrées au génome.
Pour rendre un virus inoffensif et insérer les gènes sélectionnés dans celui-ci, on a besoin d’une « paire de ciseaux à ADN » pour pouvoir découper l’ADN du virus et en retirer tous les gènes codants pour des protéines à caractère potentiellement pathogène et pour y insérer le ou les gènes « sportifs ».
Cet outil est en fait une méthode génétique appelée CRISPR qui est l’imitation d’un système antiviral utilisé par les bactéries qui découpent l’ADN viral du virus qui l’attaque, le rendant inopérant. Elle fait intervenir la protéine CAS 9 et une copie du gène à découper, appelée ARN guide constituée d’une vingtaine d’acides-aminés complémentaires à la séquence cible et à la séquence PAM. Ce complexe vient se fixer sur le double brin d’ADN viral et se déplace le long ; lorsque qu’il trouve sa séquence complémentaire, il s’y fixe et coupe le double brin d’ADN, exactement trois bases en amont de la séquence PAM. Cette méthode est alors utilisée pour constituer nos vecteurs. On injecte dans le virus cette protéine CAS 9 associée à deux ARN guides ciblant le début (1) et la fin (2) d’un gène pathogène (B) du virus. Cela va nous permettre de couper le double brin d’ADN aux extrémités de ce gène, de le retirer et de réparer cette coupure par recombinaison en insérant une séquence d’ADN donneur (a), par exemple un gène que nous souhaitons insérer dans le virus (D) (on peut aussi réaliser une recombinaison sans insérer de séquence d’ADN donneur (b)).
Schéma de la reconnaissance et de la coupure de la séquence cible par le complexe CRISPR-CAS9
Schéma du retrait des gènes viraux pathogènes et insertion des gènes "sportifs"
On réitère cette opération pour retirer tous les gènes pathogènes du virus et insérer le ou les gènes « sportifs ». On obtient ainsi notre vecteur.
Détails du processus :
Dans le cas de du dopage génétique in-vivo, ce sont des virus intégratifs et réplicatifs qui vont être directement injectés dans l’organe cible de l’athlète. Une fois à l’intérieur du corps, le virus va reconnaître les récepteurs membranaires de la cellule hôte et va se lier à eux, la membrane virale du virus va alors fusionner avec la membrane plasmique de la cellule et ce dernier va alors introduire son génome dans le cytoplasme de la cellule. Les virus n’étant pas des êtres vivants à proprement parlé, leur matériel génétique ne va pas être sous la forme d’ADN (comme celui de la cellule hôte) mais d’ARN. Le virus va donc utiliser une enzyme nommée "transcriptase inverse" pour convertir son ARN en ADN. Cet ADN va alors migrer jusque dans le noyau et s’intégrer au génome de la cellule hôte grâce à une enzyme virale nommée intégrase. Le virus sous cette forme s’appelle le provirus. La cellule infectée va alors répliquer le matériel génétique viral par mitose, puis va le re-transcrire en ARN et va traduire cet ARN en protéine virale.
Schéma de l'intégration d'un gène "sportif" dans le génome d'une cellule par le biais d'un virus réplicatif et intégratif rendu non-pathogène
Normalement, après avoir subi ce processus la cellule ayant été infectée meurt détruite par le système immunitaire, mais ce n’est pas le cas ici car le virus a été préalablement « nettoyé » de toute sa partie pathogène. La cellule reste donc viable et reprend donc son cycle cellulaire.
C’est donc par ce processus que l’on transfère un gène d’intérêt dans le cas du dopage génétique.
En ce qui concerne le dopage génétique ex-vivo, des cellules (musculaires si l’organe cible est un muscle) vont être prélevées chez l’athlète, elles vont être mises en culture au contact du vecteur viral. Dans la plupart des cas c’est un virus intégratif et réplicatif, mais le virus peut être aussi non réplicatif, dans ce cas une fois la cellule infectée et le gène transféré, le virus n’ira pas infecter d’autres cellules hôtes.
Une fois que toutes les cellules du milieu de culture possèdent le transgène, elles vont être directement ré-implantées dans le corps de l’athlète.
C'est la méthode ex-vivo qui sera préférée à la méthode in-vivo car elle est considérée comme moins dangereuse et plus efficace.
Le dopage génétique tel qu’il a été décrit précédemment n’est en réalité que le premier type de dopage génétique qui existe (le dopage par transfert de gène). En effet il en existe un deuxième type car on peut considérer comme dopage génétique le fait d’influer sur l’expression de gènes endogènes. Cette modification de l’expression peut être fait de deux façons:
- en rendant inopérant l’ARNm transcrit à partir du gène cible, grâce à l’ajout de minuscules éléments d’ARN dans l’ARNm. La séquence ainsi modifiée va être détectée comme étrangère au corps par les défenses immunitaires et va donc être éliminée. On nomme cette technique « interférence ARN ».
- en modifiant l’expression de certains gènes par voies médicamenteuses grâce à des modulateurs du métabolisme. Ce sont des substances influençant les effets des hormones et modifiant les vitesses enzymatiques.
On peut notamment citer comme exemple de dopage par influence des gènes endogènes l’action sur les inhibiteurs d’une protéine nommée myostatine, dont le rôle est de limiter la croissance musculaire.
Maintenant, Vous Le Saurez!
Le premier cas de dopage aux Jeux olympiques modernes date de 1968. Durant le pentathlon, le suédois Hans-Gunnar Liljenwall but 2 bières avant l'épreuve de tir au pistolet, pour diminuer les tremblements du corps. #MVLS
