ATELIER DE FORMATION SUR L’EVALUATION ET LA GESTION DES RISQUES

1. APPLICATION DES BIOTECHNOLOGIES DANS LE DOMAINE DE LA SANTE OUSMANE A. KOITA, PharmD, PhD Université de Bamako ATELIER DE FORMATION SUR L’EVALUATION ET LA GESTION DES RISQUES Région de l’Afrique de l’Ouest et du Centre BAMAKO, 13-18 Septembre 2010

2. Contexte (1) • Le management des risques majeurs est un thème qui fait l’objet d’une attention grandissante de la part des décideurs comme de l’opinion publique; • Cela en raison notamment de l’importance accordée à la sécurité humaine sous ses différents aspects. • Parallèlement, le management des risques majeurs suscite l’intérêt d’un nombre toujours plus important de chercheurs et cela dans tous les domaines de la science.

3. Contexte (2) Cet état de fait politique, social d’une part, scientifique et universitaire d’autre part s’accompagne encore fréquemment • 1]d’une parcellisation du savoir et • 2]d’une conception éclatée du management qui en diminuent l’efficacité tant pour ce qui concerne l’identification des risques que pour la prévention ou la gestion des catastrophes.

4. Justification • C’est pourquoi il apparaît nécessaire de proposer un cadre intégrateur qui puisse contenir et agencer les différentes politiques publiques relevant du management des risques. • Cet atelier de formation entend combler ce fossé quant à la fragmentation des aspects concourant à la prévention et gestion du risque biosécuritaire.

5. Introduction (1) • La biotechnologie moderne s’entend: 1] de l’application des techniques in vitro aux acides nucléiques, y compris la recombinaison de l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’introduction directe d’acides nucléiques dans des cellules ou organites; 2] de la fusion cellulaire d’organismes n’appartenant pas à la même famille taxonomique et qui surmontent les barrières naturelles de la physiologie de la reproduction ou de la recombinaison et qui ne sont pas des techniques utilisées pour la reproduction et la sélection de type classique.

6. Introduction (2) • Le processus fondamental de la technologie de l’ADN recombiné réside autour de l’activité de l’ADN dans la synthèse des protéines. • En intervenant dans ce processus, le scientifique peut changer la nature de l’ADN et du produit du gène au sein de l’organisme; • En insérant des gènes dans le génome d’un organisme, il peut induire l’organisme à produire une protéine dont normalement il ne produit pas.

7. Technique D’ADN Recombiné Deux molécules d’ADN coupées par le même le enzyme ont les mêmes bouts cohésifs (complémentaires) et peuvent donc être soudées par des liaisons covalentes par l’aide d’un enzyme ligase. Ainsi, 2 ADNs venant de deux espèces différentes peuvent être soudées et forment ainsi un ADN recombiné.

8. Technologie de l’ADN Recombiné Cette technologie a été possible grâce à: • E. coli, la bactérie hôte dont la machinerie permet la multiplication et la synthèse protéique. • Les enzymes de restriction qui coupent le génome en des séquences spécifiques • La Polymerase Chain Reaction (PCR) • Le séquençage

9. Clonage

10. Applications dans la Santé • Produits pharmaceutiques • Insuline dans le diabète; • Hormone de croissance dans le nanisme; • Tissue Plasminogen Activator (TPA) dans l’Embolie. • Interféron dans certains types de cancer

11. Les Applications dans la Santé • Vaccins • Hépatite B : Recombivax-HB est un vaccin obtenu par génie génétique par le Laboratoire Merck-Sharp and Dome. Ce vaccin utilise une non infectieuse sous unité virale dérivée de l’antigène de surface (AgHBs) par des levures. De ce fait, est exempt de tout matériel sanguin. • Produits de diagnostic • Sonde d’ADN • Polymerase Chain Reaction (PCR)

12. Les Applications dans la Santé • Thérapie génique Déficit enzymatique: Adenosine Deaminase (ADA), Insertion dans la moelle osseuse des lymphocytes transformées. Ces cellules transformées seront remises au niveau de la même moelle osseuse afin de permettre aux cellules altérées de synthétiser l’enzyme en corrigeant le déficit.

13. Rôle Physiologique de l’Insuline • L’insuline est une hormone animale dont la présence signale aux cellules que l’organisme est bien nourri, et s’accroit: • les cellules du foie et du muscle de se procurer du glucose; • de le stocker sous forme de glycogène • les adipocytes à transformer les lipides en triglycérides. • Elle est produite et sécrétée par les cellules beta des îlots de Langerhans du pancréas.

14. Rôle Physiologique de l’Insuline • L’insuline a été découverte en 1921 chez les patients diabétiques • Ils avaient un taux de glucose élevé • L’injection de l’insuline les ramenait le niveau du sucre à la normale. • L’insuline utilisée était celle des animaux des abattoirs.

15. Effets Secondaires • Production des anticorps par le système immunitaire contre l’insuline. • Réaction inflammatoire au site d’injection. • Réaction imprévisible des complications par un usage à long terme.

16. Les Etapes de la Transgenèse : Cas de l’Insuline

17. Structure de l’Insuline Insuline est une simple et petite protéine de 51 acides aminés, composée d’une chaîne polypeptidique de 30 aa avec une seconde de 21 aa. Les 2 chaînes sont reliées entre elles par des liaisons dissulfiriques.

18. La Molécule de l’Insuline dans l’ADN en Double Brin Le code génétique de l’insuline se trouve sur le bras court du chromosome 11 du génome humain.

19. La Bactérie Escherichia Coli, la cellule hôte du transgène La machinerie cellulaire de la bactérie E. coli (flore intestinale) sera utilisée pour la multiplication et la synthèse de l’insuline. Lorsque la bactérie se reproduit, le gène de insuline se réplique avec le plasmide.

20. Lecture du Message Génétique et Synthèse de la Protéine Elles se déroulent dans le cytoplasme de la cellule hôte

21. Incision du Fragment d’ADN qui Code l’Insuline Les même enzymes de restriction coupent l’

22. Les Plasmides contenant les Chaînes A et B de l’Insuline Chaque plasmide contient une des 2 chaînes, la synthèse protéique aboutira à la formation de la chaîne polypeptidique de 30 aa avec une seconde de 21 aa.

23. Introduction du Plasmide contenant le Gène de l’Insuline

24. Fusion des Chaînes de l’Insuline A et B avec la protéine de ß Gal

25. Insertion de la Séquence de la Chaîne B dans le Plasmide de la Bactérie.

26. L’Insuline Synthétique • L’insuline humaine est la seule protéine animale produite par une bactérie dont la structure est absolument identique à la molécule naturelle. • Il y a une réduction des complications résultant de la production des anticorps • La difficulté majeure rencontrée était la contamination venant de la bactérie hôte, cela a été considérablement réduite par des procédures innovantes de purification.

27. Hypoglycémie comme complication • Les insulines animales étaient les plus utilisées, et comme corollaire,la production des anticorps par le sujet. • Par contre, des épisodes d’hypoglycémie étaient observés autant bien chez les usagés de l’insuline synthétique que les sujets traités par l’insuline animale.

28. Conclusion • Plusieurs millions de sujets utilisent quotidiennement l’insuline, démontrant ainsi l’apport positif de la technologie de l’ADN recombiné dans la santé.

29. Les Applications dans la Santé • Vaccins • Hépatite B : Recombivax-HB est un vaccin obtenu par génie génétique par le Laboratoire Merck-Sharp and Dome. Ce vaccin utilise une non infectieuse sous unité virale dérivée de l’antigène de surface (AgHBs) par des levures. De ce fait, est exempt de tout matériel sanguin. • Produits de diagnostic • Sonde d’ADN • Polymerase Chain Reaction (PCR)

30. 22 10 8 9 7 6 23 21 24 19 20 11 13 25 14 4 2 3 5 1 16 15 12 18 17 1. SLCLFSYHRL 2. GIKPVVSTQL 3. TMGAASITL 4. QLLLNGSLA 5. WLWYIKIFI 6. RMYSPVSIL 7. MLKETINEEA 8. ELKSLYNTV 9. RTLNAWVKV 10. LTFGWCFKL 11. KLVGKLNWA 12. HLKTAVQMAV 13. ELKKIIGQV 14. KLAGRWPVKV 15. ALQDSGSEV 16. YQYMDDLYV 17. PLQLPPLERL 18. SAEPVPLQL 19. GVGSPQILV 20. ILVESPTVL 21. KVGSLQYLA 22. SLQYLALTA 23. SLVKHHMYI 24. ETYGDTWTGV 25. KIDRLIDRI

31. Improving Vaccine Design by aligning epitopes: Vaccine-CAD 1 2 3 Design the arrangement of the epitopes to minimize the immunogenicity of peptides and focus the immune response to the desired epitopes De Groot AS, Marcon L, Bishop EA, Rivera D, Kutzler M, Weiner DB, Martin W. HIV vaccine development by computer assisted design: the GAIA vaccine. Vaccine. 2005

32. Aligning the epitopes into a new “pseudoprotein”: Construct Design / Assembly Intended Protein Product: Many epitopes strung together in a “String-of-Beads” DNA insert Protein product (folded) DNA Vector 32

33. How to deliver Genome-derived Epitope payloads : Electroporation methods http://www.inovio.com/technology_drug.shtml

34. Synthèse d’un OGM

35. Preuve de Concept Mali-001 Etude de toxicité Activités Antipaludiques Anti hypertensive Antidiabétique immunostimulante Culture et extraction ADN HLPC Identification des groupes chimiques Séquençage et assemblage Séquence Intégration génome Bananier

36. Références Bibliographiques 1.Ethique préventive (gérer les risques et devancer les crises, Revue internationale d’éthique sociétale et gouvernementale, Edition LIBER, Automne 2002, Vol. 4, No 2. 2. Recombinant DNA: James D. Watson et col, 2eme edition.3. GAIA Vaccine Development Initiative LBMA-EPIVAX (Providence, Rhodes Island).4. Plan stratégique LBMA 2010-2013, Université de Bamako,

37. Remerciement • Union Africaine (Bather Kone, Malhet Teshome) • GTZ (Alexandra Muller & Hermut Mayer) • Université de Bamako (Inamoud Yattara) • Ministère de l’Environnement (Mouhamadou Traoré) • Le personnel du LBMA • Les participants de l’atelier