Toxine botulique 120125 31815442 2008-07-23T11:45:34Z CarsracBot 400947 robot Modifie: [[he:בוטולינום טוקסין]] {{médicament | nom générique=toxine botulique |noms commerciaux=<li>Botox® pdre p sol inj IM (Belgique, France, Suisse), <li>Dysport® (Belgique, France, Suisse), Reloxine (USA) <li>NEUROBLOC 5000® (France), <li>Vistabel® (France, Suisse), </li> |classe= |autres informations='''Sous classe : }} La '''toxine botulique''' est une [[toxine]] sécrétée par ''[[Clostridium botulinum]]'', la [[bactérie]] responsable du [[botulisme]] ([[toxi-infection]] alimentaire généralement contractée lors de la consommation de conserves et responsable de paralysies musculaires). Il s'agit d'une [[protéine]] dont les propriétés [[neuro-toxine|neuro-toxique]]s en font le plus puissant poison connu ({{formatnum:40,000,000}} de fois plus que le [[cyanure]]). La toxine est [[thermolabile]] et résistante aux acides et aux sucs digestifs. ==Les différents types de toxine botulique== On distingue sept types de Clostridium botulinum qui diffèrent par les propriétés antigéniques des toxines qu'elles produisent (A, B, C, D, E, F et G). Ces 7 toxinotypes sont associé à des protéines non toxiques (ANTPs)<ref>Stéphanie Raffestina, Jean Christophe Marvauda, Rosario Cerratoa, Bruno Dupuyb, Michel R. Popoff. Organization and regulation of the neurotoxin genes in Clostridium botulinum and Clostridium tetani. Anaerobe 10, 93-100 (2004) </ref>. Le botulisme humain est associé aux types A, B et E et exceptionnellement aux types C et F alors que les types C et D sont essentiellement responsables du botulisme animal. Le botulisme de type A est le plus grave et est souvent mortel car la toxine correspondante est la plus active de toutes les toxines. Le type G a été retrouvé uniquement dans le sol<ref name="MLandHK">Miia Lindström and Hannu Korkeala. Laboratory Diagnostics of Botulism. Clinical microbiology reviews 19, 298-314 (2006)</ref>. D'après leurs caractères phénotypiques, les souches de Clostridium botulinum sont distinguées en quatre groupes : * '''Les souches du groupe I''' sont protéolytiques et elles peuvent produire une toxine de type A, B ou F ou un mélange de toxines (A+B, A+F ou B+F). * '''Les souches du groupe II''' sont non protéolytiques et elles peuvent produire une toxine de type B, E ou F. * '''Les souches du groupe III''' sont non protéolytiques et elles peuvent produire une toxine de type C ou D. * '''Les souches du groupe IV''' sont protéolytiques, elles peuvent produire une toxine de type G. ==Activité pharmacologique== La toxine botulique inhibe la libération de l'[[acétylcholine]] au niveau de la plaque motrice et au niveau du système parasympathique. Elle agit par [[paralysie]] des nerfs moteurs et provoque une paralysie flasque. En temps normal, une cellule musculaire est stimulée lorsqu'elle reçoit un signal. Ce signal est transmis sous la forme d'un potentiel d'action qui migre le long d'un neurone : on parle d'influx nerveux. Au niveau de la synapse nerveuse, des vésicules d'[[acétylcholine]] fusionnent avec la membrane du neurone pour relâcher des molécules d'acétylcholine dans le milieu. Les cellules musculaires entrent en contraction tant que ces récepteurs membranaires reçoivent des molécules d'acétylcholine. La toxine botulique agit au niveau de la fusion des vésicules d'acétylcholine avec la membrane de la cellule nerveuse en agissant sur le complexe SNARE. Le complexe SNARE permet la fusion entre la vésicule et la membrane pré-synaptique. Ainsi les récepteurs à acétylcholine des cellules musculaires restent vides et les muscles n'entrent pas en contraction. Ceci explique le phénomène de paralysie flasque observé chez les patients atteints de botulisme<ref name="MLandHK" />. La toxine botulique est l'un des [[poison]]s les plus violents connus à ce jour. La [[Dose létale 50|LD{{ind|50}}]] a été mesurée à {{unité|1|ng/kg}}<ref> ''Biological Safety: principles and practices'' - Diane O. Fleming, Debra Long Hunt. ASM Press, '''2000''', p. 267.</ref>. {{unité|1|mg}} de toxine pure suffirait à causer la mort de 30 à 40 milliards de souris. ==Structure de la toxine botulique== ===Structure générale=== La toxine est un polypeptide à deux chaînes, une lourde (H : Heavy) et une légère (L : Light). La chaîne lourde de {{unité|100|kDa}} est liée à une chaîne légère {{unité|50|kDa}} par un pont [[disulfure]]. La chaîne lourde lie la molécule de toxine sur le récepteur neuronal et permet alors la translocation de la chaîne légère, qui porte l'activité enzymatique de la molécule de toxine. Cette chaîne légère est une enzyme (une protéase) qui attaque le complexe SNARE aux jonctions neuromusculaires, empêchant des vésicules de fusionner à la membrane pour libérer l’[[acétylcholine]]<ref name="SSandSE">Subramanyam Swaminathan and Subramaniam Eswaramoorthy. Structural analysis of the catalytic and binding sites of Clostridium botulinum neurotoxin B. Nature structural biology 7, 693-699 (2000)</ref>. La toxine est synthétisée sous forme d’un monomère d'un poids moléculaire de {{unité|150,000|[[Unité de masse atomique|Daltons]]}}, elle est inactive sous cette forme. Ce monomère est composé de trois domaines. Un domaine avec une activité protéase (endopeptidase à zinc), un domaine de translocation et un domaine de liaison. Le domaine de translocation est responsable de la translocation de la chaine légère qui possède l’activité protéase dans le cytoplasme de la synapse du neurone cible. Le domaine de liaison est composé de deux sous domaines de taille équivalente. Le sous domaine HC-N a une structure similaire aux protéines qui lient les sucres. Le sous domaine HC-C est replié de façon similaire aux protéines connues pour être impliquées dans des fonctions de liaison protéine/protéine. Ce motif contient plus précisément une structure en β-trefoil qui est présente dans plusieurs protéines impliquées dans la reconnaissance et la liaison de protéines comme IL-1, des facteurs de croissance ou d’inhibiteur de trypsine… Une telle structure va permettre la liaison avec la membrane pré-synaptique par l’intermédiaire d’une double interaction entre deux molécules différente<ref name="GS-MM-CM">Giampietro Schiavo, Michela Matteoli, and Cesare Montecucco. Neurotoxins affecting neuroexocytosis. Physiological reviews 80, 718-766 (2000)</ref>. La chaîne inactive de {{unité|150|kD}} de la [[neurotoxine]] est activée par une protéolyse spécifique de la boucle exposée qui contient le pont disulfure reliant la chaîne légère et la chaîne lourde. Plusieurs protéinases endogènes (de la bactérie) ou exogènes (des tissus) peuvent aussi bien activer cette toxine. La chaîne lourde et la chaîne légère restent associées par des liaisons non covalentes de type protéine/protéine et par le pont disulfure au niveau de la boucle de clivage. Mais pour que le site actif situé sur la chaîne légère soit opérationnel, il faudra rompre le pont disulfure. Cela est réalisé au moment de la translocation<ref name="GS-MM-CM" />. Nous allons plus particulièrement nous intéresser à la toxine botulique B (BoNT/B). ===Liaison de la toxine botulique sur la synapse neuronale=== Des études ont démontré la fixation de la BoNT/B sur la synaptotagmine. Notamment des études de cristallographie montrant la liaison de la BoNT/B sur la partie extra cellulaire de la synaptotagmine par l’intermédiaire d’un ganglioside. C’est la chaine lourde qui possède le domaine de liaison à la synaptotagmine<ref>Qing Chai, Joseph W. Arndt, Min Dong, William H. Tepp, Eric A. Johnson, Edwin R. Chapman & Raymond C. Stevens. Structural basis of cell surface receptor recognition by botulinum neurotoxin B. Nature 444, 1096-1100 (2006)</ref>{{,}}<ref>Rongsheng Jin, Andreas Rummel, Thomas Binz and Axel T. Brunger. Botulinum neurotoxin B recognizes its protein receptor with high affinity and specificity. Nature 444, 1092-1095 (2006)</ref>. ===Internalisation de la toxine dans la synapse=== Des études d’immunofluorescence ont montré que la toxine et la synaptotagmine sont co-internalisées par endocytose lorsque cette première est recyclée par la cellule<ref>Min Dong, David A. Richards, Michael C. Goodnough, William H. Tepp, Eric A. Johnson, and Edwin R. Chapman. Synaptotagmins I and II mediate entry of botulinum neurotoxin B into cells. The Journal of Cell Biology 162, 1293–1303 (2003)</ref>. ===Translocation de la chaîne légère de la toxine dans le cytosol de la synapse=== La BoNT/B va donc se retrouver dans une vésicule de la cellule. Ces vésicules vont former un endosome qui va s’acidifier grâce à des pompes à protons. Cette acidification va provoquer un changement de conformation du domaine de translocation (N-Terminal) de la chaîne lourde de la toxine, ce qui facilite la libération de la chaîne légère dans le cytoplasme. Plus précisément, la baisse du pH permet aux chaînes lourdes de former un tétramère qui s’insèrent dans la membrane de la vésicule pour former des pores. Ce sont sept hélices du domaine de translocation qui permettent la formation de ces pores qui permettront à la chaîne légère de traverser la bicouche lipidique. En effet, l’acidification de la vésicule provoque également la dénaturation de la chaîne légère qui passe d'une forme hydrophile globulaire à une forme globulaire fondue dont les segments hydrophobes sont exposés en surface ce qui permet son insertion. La chaîne légère se détache de la chaîne lourde par réduction du pont disulfure. Ce fondue globulaire a un diamètre inférieur au diamètre du pore formé par la chaîne lourde ({{unité|15|Å}}). Après exposition au pH neutre du cytosol, la chaîne légère se renature dans le cytosol et retrouve son activité endopeptidase. Ces observations sur la translocation de la BoNT/A peuvent être appliquées aux autres sérotypes de la toxine botulique<ref>David H. Hoch, Miryam Romero-Mira, Barbara E. Ehrlich, Alan Finkelstein, Bibhuti R. Dasgupta, And Lance L. Simpson. Channels formed by botulinum, tetanus, and diphtheria toxins in planar lipid bilayers: Relevance to translocation of proteins across membranes. Proc. Nati. Acad. Sci 82,1692-1696 (1985)</ref>{{,}}<ref>Lilia K. Koriazova and Mauricio Montal. Translocation of botulinum neurotoxin light chain protease through the heavy chain channel. Nature structural biology 10 13-18 (2003)</ref>{{,}}<ref>Paula F. Flicker, John P. Robinson, and Bibhuti R. DasGupta. Is formation of visible channels in a phospholipid bilayer by botulinum neurotoxin type B sensitive to its disulfide? Journal of Structural Biology 128, 297–304 (1999)</ref>{{,}}<ref>Shuowei Cai, Roshan Kukreja, Sue Shoesmith, Tzuu-Wang Chang, and Bal Ram Singh. Botulinum neurotoxin light chain refolds at endosomal pH for its translocation. The Protein Journal 25, 455-462 (2006)</ref>{{,}}<ref name="SSandSE" />. ===L’action de la toxine botulique sur le complexe SNARE=== [[Image:Presynaptic CNTs targets.svg|thumb|right|300px|Protéines cibles des toxines botulique (BoNT) et de la toxine Tétanique au niveau du complexe SNARE.[http://www.cdc.gov/ncidod/EID/vol11no10/04-1279.htm]] La toxine botulique, une fois entrée dans le cytoplasme de la synapse, va se fixer sa cible : le complexe SNARE. Les différentes toxines (A à G) agissent sur des protéines différentes ou sur des parties différentes des protéines du complexe SNARE. ===Activité endopeptidase à zinc de la toxine botulique=== La toxine botulique est une endonucléase à zinc. Une comparaison de séquence a montré une séquence hautement conservée de 20 acides aminés localisés dans le milieu de la chaîne légère. Cette séquence contient le motif d’une endopeptidase à zinc : His-Glu-Xaa-Xaa-His. Ce motif lie un atome de zinc. Des mesures physicochimiques ont montré que ces neurotoxines contiennent une seule molécule de zinc par toxine (sauf le BoNT/C qui en contient deux) qui lie la chaîne légère. Des modifications chimiques et des expériences de mutagénèse dirigée avec ces neurotoxines ont montré que deux résidus d’histidine et un résidu de glutamate sont des ligands de l’atome de zinc. Ce zinc est coordonné par l’His 229, l’His 233 et le Glu 267 chez BoNT/B. Un quatrième ligand : une molécule d’eau permet l’hydrolyse de la liaison peptidique du substrat. Des molécules de [[calcium]] ont également un rôle dans l’activité de ces toxines. Plus précisément, le domaine catalytique est un globule compact composé d’un mélange d’hélices α et de feuillets β. L’atome de zinc est situé à l’intérieur d’une grande cavité ouverte qui possède un potentiel électrostatique négatif élevé. Ce site catalytique est protégé par deux régions ceintures de part et d’autre de la cavité. Ce site catalytique est également protégé par le domaine de translocation lorsque celui-ci est relié à la chaine légère<ref name="GS-MM-CM" />{{,}}<ref>Subramaniam Eswaramoorthy, Desigan Kumaran, James Keller and Subramanyam Swaminathan. Role of metals in the biological activity of Clostridium botulinum Neurotoxins. Biochemistry 43, 2209-2216 (2004)</ref>{{,}}<ref name="SSandSE" />. ==Utilisation== ===Esthétique=== La toxine botulique est utilisée en injections locales à faible dose pour provoquer des paralysies musculaires ciblées ([[muscle]]s du [[front humain|front]] par exemple) afin d'atténuer temporairement les [[ride]]s (pendant 5 à 6 mois). L'application [[esthétique]] du botox a été découverte par hasard dans les [[années 1980]]. Le Dr Jean Carruthers, ophtalmologiste, traitait une patiente pour blépharospasme et constate une atténuation des rides de la glabelle. Elle poursuit des recherches avec son époux qui est dermatologue, le Dr Alastair Carruthers. Il est amusant de se rappeler que leur première présentation à un congrès scientifique de l'usage du produit à des fins esthétiques est fort mal reçue. Par contre le produit est efficace et sécuritaire et devient rapidement la première intervention mondiale en médecine cosmétique. Aux [[États-Unis]], l'utilisation esthétique du botox est un véritable phénomène de société qui a fait la fortune du laboratoire [[Allergan]] qui le commercialise. D'autres appellations commerciales sont le [[Dysport]] (Laboratoire [[Ipsen]]) et le [[Vistabel]]. En [[Malaisie]], les autorités [[musulman]]es, qui ne possèdent aucun pouvoir légal, lancèrent en {{date||juillet|2006}} une [[fatwa]] interdisant l'usage du botox à des fins esthétiques, le produit contenant des substances issues du [[porc]]. Ces autorités ne pouvant appliquer aucune sanction, les personnes utilisant du botox sont alors uniquement considérés comme des pécheurs. En revanche, l'usage du botox n'est pas condamné lorsqu'il s'agit de cas médicaux extrêmes. Les injections de toxine botulique sont souvent associées aux injections d'[[acide hyaluronique]]. Les premières ont un effet tenseur (dans le sens où elles détendent le muscle) alors que les secondes ont un effet de comblement de rides et il est souvent utile d'utiliser les deux techniques pour traiter l'ensemble d'un visage. ===Transpiration=== On utilise aujourd'hui également le botox pour traiter les problèmes de [[transpiration]] excessive ([[hyperhidrose]]). ===Dystonie=== La toxine botulique est également utilisée dans le traitement d'une maladie rare ou [[maladie rare|orpheline]] appelée [[Dystonie (maladie)|dystonie]]. Cette maladie d'origine neurologique frappe certains points du corps comme le cou (on parle alors de [[torticolis]] spasmodique), les paupières (blépharospasme)… Cette maladie est méconnue de la plupart des médecins. En cas de doute, il faut consulter un neurologue. Elle a une action sur les troubles de la motricité notamment sur la [[spasticité]]. Depuis quelques années, elle est utilisée sous forme d'injection dans le point moteur du muscle entraînant une paralysie du muscle permettant de réduire les contractions excessives liés à la spasticité. ===Migraine=== Certaines études suggèrent que des injections de botox dans certains muscles de la tête et du cou sont efficaces pour traiter les douleurs de la [[migraine]] mais ces résultats ont été infirmés<ref>Maja Relja de l’université de médecine de [[Zagreb]] - ''Cephalgia'' - Août 2007</ref> en prouvant par un essai clinique en [[double aveugle]] que c’est l’[[effet placebo]] qui explique certains résultats positifs. Selon Maja Relja, les patients « considèrent inconsciemment qu’une injection a forcément plus d’effets [[analgésique]]s qu’un comprimé ». ===Syndrome CHARGE=== La toxine botulique a été utilisé avec succès<ref>Docteur Sam Daniel, directeur adjoint de recherche de la division d'oto-rhino-laryngologie de l'Hôpital de [[Montréal]] pour enfants du Centre universitaire de santé McGill, et Professeur agrégé de l'Université McGill</ref> sur des nouveau-nés pour traiter un excès de production de [[salive]] induit par une maladie [[génétique]] rare, le [[syndrome CHARGE]]. == Notes et références == {{Références}} *Carruthers A, Carruthers JDA, The Treatment of Glabellar Furrows with Botulinum-A Exotoxin. Movement Disorders. 1990; 16:83. == Voir aussi == === Articles connexes === * [[Guerre biologique]] * [[Restylane]] === Liens externes=== * [http://www.estheticmeso.com/la-toxine-botulique-botox.html La toxine botulique en video par l'Association Médecine et Mésothérapie Esthétique (AMME)] {{portail médecine}} [[Catégorie:médecine esthétique]] [[Catégorie:Traitement médical en dermatologie]] [[ar:بوتوكس]] [[cs:Botulotoxin]] [[da:Botulinumtoksin]] [[de:Botulinumtoxin]] [[en:Botulinum toxin]] [[eo:Botokso]] [[es:Toxina botulínica]] [[et:Botuliin]] [[fi:Botuliini]] [[gl:Botox]] [[he:בוטולינום טוקסין]] [[hu:Botulinum toxin]] [[it:Tossina botulinica]] [[ja:ボツリヌストキシン]] [[nl:Botulinetoxine]] [[no:Botulinumtoksin]] [[pl:Jad kiełbasiany]] [[pt:Botox]] [[ro:Toxina botulinică]] [[ru:Ботокс]] [[sl:Botulin]] [[sv:Botulinumtoxin]] [[tr:Botoks]] [[zh:肉毒杆菌]]