Version classiqueVersion mobile

Venins de serpent et envenimations

 | 
Jean-Philippe Chippaux

Partie 2. Venins

Toxicologie des venins

Texte intégral

1La toxicité d’un venin est la résultante de l’action pharmacologique de ses différents composants et de la réponse de l’organisme envenimé. Il s’agit d’un phénomène individuel complexe qui nécessite une approche particulière : conditions expérimentales parfaitement contrôlées, renouvellement des expériences, analyses mathématique et statistique des observations.

MESURE DE LA TOXICITÉ

2La toxicité des venins de serpent est évaluée par des expérimentations in vivo visant à déterminer la dose entraînant le décès de la moitié des animaux testés (DL50). L’animal le plus couramment utilisé est la souris blanche. La voie d’administration du venin (ou de la toxine) est variable : sous-cutanée, intramusculaire, intrapéritonéale, intraveineuse, intracérébro-ventriculaire. Cependant, la voie intraveineuse donne les résultats les plus homogènes ; elle est généralement retenue dans les mesures standardisées. Pour être reproductibles et comparables, les conditions opératoires sont codifiées de façon stricte. Les conditions environnementales ou expérimentales peuvent avoir un impact marqué sur les résultats (tabl. IV).

3Le modèle généralement admis comme le plus représentatif de l’évolution des effets pharmacologiques est représenté par une courbe sigmoïde, symétrique et asymptotique pour les valeurs 0 (aucun effet, ou 0 % de létalité) et 1 (effet maximum, ou 100 % de létalité). Cette méthode est fondée sur la relation dose/effet qui est la plus fréquente et la plus commune. Les méthodes statistiques actuelles permettent de modéliser toute la courbe de toxicité, en englobant les trois points d’inflexion, afin de rendre compte de l’ensemble du phénomène. Elles conduisent en outre à préciser l’intervalle de confiance de la DL50 à l’aide d’un calcul simple (Annexe 1). Une technique graphique facilite encore l’obtention du résultat grâce à une transformation log/probit des données expérimentales qui transforme la sigmoïde en droite (fig. 15). Celle-ci permet par lecture directe de déduire la DL50 et l’intervalle de confiance pour un risque donné.

Tableau IV. Facteurs influençant les variations de DL50

Facteurs

Variation

Animal

espèce

forte

souche

sensible

âge

faible

poids

faible

sexe

faible

régime alimentaire

inconnue

saison

inconnue

Technique

voie d’inoculation

forte

volume d’inoculation

non significative

solvants

non significative

température de l’inoculum

sensible

température ambiante

sensible

Venin

espèce

forte

âge

sensible

sexe

non significative*

origine géographique

sensible

variations individuelles

sensible

dessiccation du venin

sensible

conservation du venin

non significative

* Les variations liées au sexe peuvent être masquées par les variations individuelles

4D’autres modèles se fondent sur l’hypothèse que le temps de survie est dose-dépendant. Ils permettent d’utiliser tous les animaux de l’essai dans le même calcul comme si chaque groupe était dépendant des autres et, ainsi, de réduire le nombre total d’animaux à inoculer. Certaines modalités pratiques permettent de réduire l’intervalle de confiance. Toutefois, elles présentent l’inconvénient de privilégier, au détriment des autres composés du venin, la substance soit la plus toxique, soit la plus rapidement active. En effet, le principe de la méthode (observation directe du temps de survie) limite la durée de mesure du temps de survie à quelques minutes pour chaque animal inoculé successivement. Cet inconvénient est probablement mineur avec les toxines dose-dépendantes ; il est vraisemblablement plus important en ce qui concerne les enzymes chrono-dépendantes.

Figure 15. Détermination graphique de la toxicité moyenne (DL50)

Figure 15. Détermination graphique de la toxicité moyenne (DL50)

5Les invertébrés sont de plus en plus souvent utilisés pour les tests de toxicité (cafards, larves de diptères). De nouveaux modèles biologiques comme les préparations tissulaires isolées (neurones, fibres musculaires ou cardiaques, ganglions, cultures de cellules) tendent à remplacer les animaux d’expérience.

6L’Organisation mondiale de la santé préconise d’autres tests plus spécifiques pour mesurer, notamment, l’activité défibrinante, l’activité hémorragique et l’activité nécrosante. Le principe de ces tests est d’inoculer des doses croissantes de venins à des animaux et de quantifier la réaction après un temps défini. L’activité défibrinante se mesure par prélèvement sanguin et dosage du fibrinogène résiduel ou mesure du temps de coagulation sur tube sec avec appréciation de la qualité du caillot. Les activités hémorragique et nécrosante sont évaluées chez des animaux, en fonction du diamètre des lésions apparaissant sur la face interne de la peau au point d’injection du venin, après un délai de un ou trois jours suivant l’administration du venin. Les unités sont définies comme la quantité de venin nécessaire pour obtenir une réaction précise (10 % de la valeur initiale du fibrinogène pour la dose minimale défibrinante, lésion d’un diamètre de 10 mm pour les doses minimales hémorragique ou nécrosante).

7Les facteurs de variation de la toxicité tiennent au venin lui-même, dont la composition peut différer, à l’organisme envenimé (espèce, poids, taille, sexe, état physiologique, conditions environnementales) et aux techniques expérimentales utilisées (voie d’administration, vitesse et volume d’inoculation, température de l’inoculum, propriétés du solvant). En pratique, on confirme que les variations les plus importantes sont liées au venin et au manque d’homogénéité des animaux utilisés. Les conditions expérimentales et la méthode employée sont contingentes, à l’exception de la voie d’inoculation (tabl. V) et, peut-être, de certaines conditions environnementales comme la température ambiante.

Tableau V. Variations de la toxicité des venins en fonction de la voie d’administration

Tableau V. Variations de la toxicité des venins en fonction de la voie d’administration

IV = intraveineux ; IP = intrapéritonéale ; IM = intramusculaire ; SC = sous-cutanée

ACTION SUR LES CELLULES

8Les venins d’Elapidae contiennent une grande quantité de toxines actives sur les membranes cellulaires. Les cytotoxines possèdent de nombreuses propriétés qui ont conduit à leur donner des appellations diverses : cardiotoxine, facteur lytique direct, toxine membranaire, hémolysine, cytolysine et cytotoxine, nom qui finalement leur est resté.

9La principale propriété des cytotoxines est de provoquer la lyse des membranes cellulaires. Des modes d’action différents, mettant en jeu des régions différentes de la molécule en fonction du type de membrane concerné, semblent à l’origine de ce phénomène univoque. Les effets observés ont été pendant longtemps en partie liés à des contaminations lors de la préparation : neurotoxines lorsque l’isolement des cytotoxines se faisait par précipitations fractionnées, phospholipases jusqu’à une époque récente alors que la purification utilisait le tamisage moléculaire et les colonnes échangeuses d’ions. La synergie entre cytotoxine et phospholipase est remarquable et leur contamination réciproque induit une forte augmentation du pouvoir cytolytique de l’un comme de l’autre. La relation entre les deux molécules reste confuse et l’on ignore si les cytotoxines présentent une fonction phospholipasique et si elles agissent par un mécanisme enzymatique ou par fixation sur un récepteur membranaire particulier.

10L’hypothèse actuelle est qu’une liaison électrostatique entre les cytotoxines et certains phospholipides acides ou neutres permet la pénétration du complexe cytotoxine-phospholipide dans la couche hydrocarbonée de la membrane cellulaire. La présence du complexe dans la couche superficielle de la membrane cellulaire induit une fragilisation de la membrane par un mécanisme encore inconnu. L’association cytotoxine-phospholipide est bloquée en présence d’ions calcium et, dans une moindre mesure, d’ions magnésium. Toutefois, l’augmentation de volume de la cellule qui se gorge d’eau semble liée à une perturbation des échanges ioniques de part et d’autre de la membrane, ce qui permet de supposer que les cytotoxines agissent au niveau des canaux ioniques, sodium notamment. Il n’a pas encore été mis en évidence de relation entre les cytotoxines et les glycoprotéines de la surface des membranes cellulaires dont on pense que certaines pourraient jouer le rôle de récepteur membranaire des cytotoxines. Seules des expérimentations menées sur des fragments de membranes, donc difficiles à interpréter, permettent de retenir cette hypothèse.

11Les cytotoxines dépolarisent la membrane cytoplasmique des cellules excitables. Elles activent la phospholipase C qui hydrolyse les triglycérides de la membrane, induisant, d’une part, une altération de la membrane et, d’autre part, une inhibition de la pompe calcium/magnésium qui provoque la libération de calcium dans le milieu extracellulaire. L’augmentation de concentration en calcium déclenche la contraction musculaire. Muscles striés, lisses et cardiaque sont concernés par cette action dépolarisante ainsi que, dans une moindre mesure, les neurones. Le fait que seule la cellule excitable soit lysée conforte l’hypothèse de l’existence d’un récepteur spécifique des cytotoxines au niveau des membranes cytoplasmiques des cellules excitables. Mais ce récepteur n’a toujours pas été identifié.

12Les désintégrines inactivent les intégrines, hétérodimères transmembranaires qui transmettent à la cellule les messages de croissance, migration et de différenciation venant de l’extérieur et qui favorisent fortement la médiation de la réponse inflammatoire et l’adhésion cellulaire. Les désintégrines, plus fréquentes dans les venins de Viperidae, présentent des spécificités variables. La plupart inhibent les intégrines βl et β3 et auront donc de multiples impacts tant au niveau de la diversité des systèmes concernés (réponse inflammatoire, défense immunitaire, coagulation sanguine, régulation hormonale) que des effets induits sur ces dernières (interruption de la transmission des signaux extérieurs, inhibition de la cytoadhérence, blocage de l’agrégation plaquettaire). La spécificité des désintégrines est directement liée à la variabilité des récepteurs membranaires qui les reconnaissent. Les désintégrines d’Echis et d’Eristocophis inhibent plus particulièrement l’adhésion cellulaire des immunoglobulines G et de la fibronectine respectivement.

ACTION SUR LE SYSTÈME NERVEUX

13De nombreux serpents possèdent un venin capable d’immobiliser rapidement une proie. Cela est probablement rendu en partie nécessaire par l’absence de membre autorisant la contention des proies pendant leur agonie. Les substances qui assurent cette fonction bloquent la conduction nerveuse, empêchant la transmission de l’influx qui permet la motricité. L’influx nerveux se propage le long des nerfs grâce à une dépolarisation brève de la membrane cellulaire. Cette dépolarisation est transmise d’un nerf à l’autre ou du nerf au muscle à travers la synapse qui assure la liaison entre ces différents éléments grâce à un neuromédiateur. Les venins neurotoxiques agissent soit avant la synapse, au niveau de l’axone, soit après celui-ci, directement sur la membrane postsynaptique de la jonction neuro-musculaire, soit spécifiquement sur le neuromédiateur.

Transmission de l’influx nerveux

14La contraction musculaire est la conséquence de l’arrivée d’une onde électrique au niveau de la fibre musculaire striée. La dépolarisation de la membrane, qui assure la transmission de l’influx nerveux le long de l’axone, déclenche la libération d’un neuromédiateur au niveau de la synapse qui permet le transfert de l’influx à travers la synapse pour atteindre le muscle et provoquer la contraction musculaire.

Propagation de l’influx nerveux le long de l’axone

15Au repos, il existe une différence de potentiel de part et d’autre de la membrane. Un stimulus provoque la libération du potassium hors du milieu cellulaire et, inversement, la pénétration du sodium à l’intérieur de la cellule. Ce phénomène se traduit par une inversion locale de la différence de potentiel appelée dépolarisation. Le passage des ions sodium et potassium à travers la membrane cellulaire s’effectue grâce à l’ouverture de canaux spécifiques (fig. 16).

Figure 16. Synapses neuromusculaires et influx nerveux

Figure 16. Synapses neuromusculaires et influx nerveux

16Ces derniers sont des groupements protéiques dont la structure se modifie lors de l’approche d’une variation du potentiel de membrane d’une valeur déterminée, d’où leur nom de canaux ioniques voltage-dépendants. Le transfert des ions est un mécanisme « actif » et nécessite une énergie minimale. Le canal sodium est activé plus rapidement que le canal potassium, ce qui explique l’amplitude et la brièveté de la dépolarisation. De proche en proche, l’échange ionique à travers la membrane va permettre la propagation de l’influx nerveux le long de l’axone sous la forme d’une onde appelée potentiel d’action.

17Parvenue à l’extrémité du neurone, la dépolarisation de la membrane présynaptique favorise la pénétration du calcium dans la cellule, grâce à l’intervention d’un canal voltage-dépendant particulier, le canal calcium, ce qui déclenche la libération d’acétylcholine dans l’espace inter-synaptique, ou fente synaptique.

Traversée de l’espace inter-synaptique

18La synapse se présente comme une interruption entre deux neurones ou entre un neurone et le muscle qu’il commande (cf. fig. 16). L’acétylcholine libérée dans la fente synaptique établit un bref contact avec un récepteur spécifique de la membrane postsynaptique. Le récepteur cholinergique est constitué d’un ensemble de cinq sous-unités, chacune présentant des affinités variables pour différentes substances. Ce récepteur est lui-même en relation avec un canal ionique permettant le transfert d’ions sodium et potassium de part et d’autre de la membrane postsynaptique. Ainsi, la dépolarisation de la membrane postsynaptique permet la propagation du potentiel d’action et la contraction musculaire. Sensibles à l’action d’une molécule particulière, ces canaux sont appelés canaux chimio-dépendants. Deux grands types de récepteurs sont identifiés par leur réponse à des substances particulières. Les récepteurs nicotiniques, dont l’homogénéité est toute relative, réagissent à la nicotine et se rencontrent dans les ganglions végétatifs, les plaques motrices des muscles squelettiques, la glande médullo-surrénale et quelques zones du système nerveux central (moelle épinière et toit optique essentiellement) ; les récepteurs muscariniques répondent à la muscarine, alcaloïde présent dans certains champignons (amanite tue-mouche, par exemple), et sont distribués largement dans le cerveau et les ganglions du système nerveux parasympathique. Leur activation conduit à un échange ionique : les ions sodium pénètrent et les ions potassium sortent. Au plan fonctionnel, on distingue actuellement des récepteurs nicotiniques et des récepteurs muscariniques.

19Après l’activation du récepteur cholinergique, l’acétylcholine est hydrolysée par une enzyme présente dans la fente synaptique : l’acétylcholinestérase. Le récepteur se trouve de nouveau libre, prêt à recevoir une nouvelle molécule d’acétylcholine.

20Certaines synapses répondent à la stimulation d’autres médiateurs chimiques : adrénaline, acide ɣ-amino butyrique, ou GABA, chez les mammifères et glutamate chez les arthropodes.

Intervention des venins de serpent sur la conduction nerveuse

21Les neurotoxines de serpents sont classées en quatre groupes selon leur niveau d’intervention ou leur mode d’action.

Toxines postsynaptiques (toxines-α)

22Elles se lient spécifiquement à un récepteur chimio-dépendant dont elles perturbent le fonctionnement ; les premières à avoir été découvertes sont les toxines curarisantes qui se fixent sur le récepteur cholinergique de la membrane postsynaptique. Elles agissent de la même façon que le curare, alcaloïde extrait des strychnos, plantes sud-américaines.

23La diversité des récepteurs cholinergiques en fonction de leur structure et de leur localisation dans le système nerveux conduit à distinguer deux types de neurotoxines : les toxines nicotiniques, qui reconnaissent sélectivement les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine, et les toxines muscariniques, qui se fixent sur les récepteurs muscariniques et sont de découverte plus récente.

24On trouve également dans les venins de serpent des toxines agissant sur les récepteurs adrénergiques, mais elles sont rares.

25En revanche, il n’a encore pas été isolé à partir de venin de serpent de toxine exerçant une action sur les récepteurs GABA ou glutamate-dépendant. De telles toxines sont par ailleurs largement répandues dans le monde animal, chez les scorpions, araignées et mollusques notamment.

Toxines nicotiniques

26Les récepteurs nicotiniques présentent des structures moléculaires variables en fonction de leur distribution dans le système nerveux. Les neurotoxines-α présentent une plus grande affinité pour les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine situés au niveau des plaques neuromotrices périphériques que pour les autres.

27Neurotoxines courtes et longues ont un mode d’action identique. Leur site de fixation sur le récepteur cholinergique des plaques neuromotrices des fibres musculaires striées (muscles moteurs) est le même et il conduit à la fermeture du canal ionique (fig. 17).

Figure 17. Mode d’action des neurotoxines de serpent

Figure 17. Mode d’action des neurotoxines de serpent

28L’influx nerveux est alors bloqué, ce qui se traduit par une paralysie musculaire flasque, identique à celle que l’on observe lors d’une curarisation. La forte liaison entre la neurotoxine et son récepteur explique la persistance de la paralysie et la difficulté que l’on rencontre habituellement à déplacer la neurotoxine du récepteur. Entre neurotoxines courtes et longues, il existe une nette différence d’affinité pour le récepteur cholinergique. Les neurotoxines longues se lient et se dissocient plus lentement que les courtes.

29Le site toxique des neurotoxines curarisantes, c’est-à-dire le siège de la liaison avec le récepteur, est concentré au niveau d’une douzaine d’acides aminés voisins les uns des autres lorsque la molécule prend sa conformation tridimensionnelle (cf. fig. 14). L’aspect de cette région de la molécule est d’ailleurs très voisin de celui de la molécule de curare. Les epitopes, c’est-à-dire les régions de la molécule sur lesquelles se fixent les anticorps, sont proches du site toxique pour certains et dans des régions éloignées pour d’autres. Ainsi peut-on envisager deux types d’anticorps, anticorps « protecteurs » ou « curatifs », dont nous verrons plus loin l’importance clinique et thérapeutique.

30Les neurotoxines-K, à l’inverse des neurotoxines-α, présentent une affinité très élevée pour les cellules des ganglions parasympathiques (ganglions ciliaires) et sympathiques (ganglions lombaires). La liaison avec les récepteurs nicotiniques centraux (ganglion cervical, ganglion rétinien, cervelet, corps strié) est également très forte, quoique moins marquée. Cette sélectivité confirme qu’il existe plusieurs types de récepteurs nicotiniques.

31L’action des neurotoxines-K se traduit par un blocage des fonctions cérébelleuses (coordination motrice, équilibre et orientation), corticales, surtout au niveau du cortex préfrontal (motricité), et optiques.

Toxines muscariniques

32Elles possèdent la propriété de se fixer sur le récepteur muscarinique de l’acétylcholine. La spécificité des toxines muscariniques pour les récepteurs de type m1, essentiellement présents dans le système nerveux central, est plus grande, et parfois même exclusive, que pour les récepteurs de type m2 que l’on observe au niveau de certains organes, comme le coeur, ou du système nerveux sympathique.

Toxines adrénergiques

33La vipoxine est l’une des rares toxines adrénergiques connues extraites d’un venin de serpent. Elle n’a aucune action sur les récepteurs nicotiniques ou muscariniques. Elle présente une affinité égale pour les récepteurs adrénergiques a1 et a2, mais n’agit pas sur les récepteurs b. Inoculée par voie veineuse, elle ne présente aucune toxicité. En revanche, injectée par voie intra-cérébrale à l’animal, elle provoque des convulsions.

Toxines présynaptiques paralysantes (toxines-β)

34Leur action paralysante s’exerce en empêchant la libération de l’acétylcholine. Elles sont présentes dans le venin de nombreux Elapidae et de certains Viperidae. Leur mode d’action est moins bien connu que celui des neurotoxines curarisantes.

35Composées d’une, deux ou quatre sous-unités, selon leur origine spécifique, toutes ont en commun une fonction phospholipasique indispensable à leur activité toxique. L’inhibition des propriétés phospholipasiques des toxines-β, par quelque procédé que ce soit, entraîne la perte de la toxicité de la toxine. En revanche, selon les toxines-β considérées, le mode d’action sur la membrane et sur le récepteur sur lequel elles se lient semble variable. Cela tient à la spécificité propre à chaque toxine autant qu’à la présence de récepteurs différents selon les tissus et les animaux utilisés pour les expérimentations. La β -bungarotoxine agit sur un canal potassium voltage-dépendant tandis que la crotoxine se lie à une protéine membranaire non encore identifiée.

36Bien que n’intervenant pas sur les mêmes récepteurs que les toxines-α, les toxines-β entraînent des troubles neurophysiologiques similaires au niveau de la terminaison des nerfs moteurs. À la dose létale, les toxines-β provoquent une paralysie musculaire par arrêt de la transmission de l’influx nerveux. Comme pour les neurotoxines curarisantes, ou toxines-α, la mort survient par paralysie des muscles respiratoires. Toutefois, le mécanisme neurophysiologique apparaît très différent. Le blocage progressif de la libération de l’acétylcholine sous l’action des toxines-β s’effectue en trois temps. Après une diminution rapide de la libération d’acétylcholine par la membrane présynaptique, on observe une phase brève de reprise, avant une nouvelle chute complète et définitive. La première phase, indépendante de l’activité phospholipasique de la toxine-β, serait due à l’action directe de la toxine sur le récepteur membranaire. Chez le mammifère, la deuxième phase est également indépendante de l’activité phospholipasique de la toxine-β et correspondrait à une repolarisation partielle de la membrane qui permettrait une libération de petites quantités d’acétylcholine dans la fente synaptique. Chez le batracien, cette deuxième phase est dépendante de la fonction phospholipasique, ce qui semble indiquer un mode d’action différent lié à l’hydrolyse de la membrane cytoplasmique, bien que sa traduction neurophysiologique soit la même. Enfin, au cours de la troisième phase, l’activité catalytique de la phospholipase s’exerce sur les phospholipides membranaires et conduit à l’arrêt définitif des échanges ioniques de part et d’autre de la membrane du neurone.

37Les deux premières phases suggèrent, d’une part, une liaison avec un récepteur membranaire et, d’autre part, une intervention sur un canal ionique, d’ailleurs probablement différent selon la toxine (vraisemblablement le canal potassium pour la β-bungarotoxine). En outre, l’action catalytique de la phospholipase A2 sur l’architecture de la fibre musculaire se traduit par une nécrose musculaire d’importance variable selon la toxine. Très élevée avec les venins d’Elapidae marins et australiens, elle se caractérise par une augmentation de la myoglobinurie entraînant parfois une insuffisance rénale.

Toxines présynaptiques facilitatrices

38Les toxines facilitatrices agissent également au niveau présynaptique en favorisant la libération de l’acétylcholine (cf. fig. 17).

39La dose létale 50 % (DL50), capable de tuer la moitié des animaux éprouvés, est environ 2 000 fois supérieure à celle de la β-bungarotoxine, neurotoxine présynaptique paralysante, dont la sous-unité non phospholipasique est homologue des dendrotoxines au plan structural. Toutefois, inoculée par voie intra-cérébrale, les dendrotoxines se révèlent aussi toxiques que la plupart des toxines-β connues.

40Les dendrotoxines présentent une affinité élevée pour certains canaux potassium voltage-dépendants. Elles favorisent la libération de l’acétylcholine dans la fente synaptique et entraînent une forte dépolarisation de la membrane postsynaptique. Le mode d’action précis au niveau de la membrane présynaptique n’est pas élucidé. Il a été montré que les dendrotoxines ne restent en contact avec leur cible que quelques minutes mais que leur action se poursuit longtemps après l’élimination.

41La symptomatologie associe convulsions, troubles épileptiques, marquant une action directe sur le système nerveux central, et paralysie respiratoire, véritable cause de la mort, dont l’origine est périphérique. Cette symptomatologie complexe met bien en évidence que les dendrotoxines agissent sur des récepteurs largement distribués dans le système nerveux. La faible toxicité de ces toxines au cours d’une envenimation naturelle en limite l’intérêt clinique.

Fasciculines

42Elles inhibent l’acétylcholinestérase et interdisent la destruction de l’acétylcholine dans la fente synaptique. À ce titre, elles permettent une augmentation de la concentration en acétylcholine dans la fente synaptique. Le récepteur cholinergique est donc sollicité en permanence par l’acétylcholine qui s’en détache, entraînant une dépolarisation itérative de la membrane postsynaptique. Celle-ci se traduit par des contractions musculaires fortes, brèves et répétées, une fasciculation musculaire, d’où le nom de ces neurotoxines. Parallèlement, on observe une action sur le système parasympathique en rapport avec l’inhibition de l’acétylcholinestérase. Cette symptomatologie peut persister des heures. À plus forte dose, il survient une paralysie des muscles respiratoires qui peut être significativement retardée par des doses élevées d’atropine (50mg.kg-1). Cette action sur les synapses neuro-musculaires pourrait être en relation avec une action sur les canaux potassium voltage-dépendants.

Myotoxines

43Les myotoxines de Viperidae et de Colubridae inhibent les canaux potassium ou calcium sans altérer les récepteurs à acétylcholine. Il est possible, au moins dans certains cas, que ces myotoxines agissent en fonction de leur pouvoir nécrosant, car les canaux potassium notamment ne peuvent fonctionner que si la fibre musculaire est intègre ; il s’agirait donc d’un effet non spécifique.

ACTION SUR L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE

44L’intervention des venins sur certaines fonctions se complique secondairement par une atteinte cardio-vasculaire. Le syndrome inflammatoire ou les troubles hémorragiques provoquent une baisse du volume sanguin qui a des répercussions sur la pression sanguine et le coeur. Les atteintes neuro-musculaires centrales ou périphériques et les perturbations respiratoires auront également des conséquences cardio-vasculaires importantes, ne serait-ce qu’en raison des variations de la pression des gaz du sang.

Hydrolyse des endothéliums

45Les hémorragines sont des métallo-protéases zinc-dépendantes qui agissent directement sur l’endothélium vasculaire. Ces enzymes, qui partagent une action physiologique commune, ne présentent pas une homogénéité structurale. On les retrouve dans la plupart des venins de Viperidae, ainsi que dans le venin de certains Elapidae australiens ou de Colubridae. Elles attaquent la membrane basale de l’endothélium. Cela entraîne, d’une part, l’extravasation immédiate du sang qui s’échappe des vaisseaux, provoquant un oedème ou des phlyctènes, et, d’autre part, l’activation de la coagulation sanguine physiologique indépendamment de l’intervention directe des venins sur la coagulation sanguine.

46L’action des hémorragines peut être focale, et induire des saignements au point d’inoculation du venin, ou, au contraire, systémique, et entraîner des hémorragies à distance, voire contribuer à alimenter un syndrome hémorragique.

47La cytolyse non spécifique, qu’elle soit due à des enzymes ou à des cytotoxines, peut également s’exercer sur la fibre cardiaque ou sur les endothéliums vasculaires, entraînant des destructions et des dérèglements d’intensité variable.

Action sur la pression sanguine

48L’action du venin peut induire un état de choc par deux mécanismes.

49■ Certains peptides inhibent l’enzyme de conversion qui hydrolyse l’angiotensine I en angiotensine II avec une double conséquence : d’une part, la disparition de l’angiotensine II, dont l’action vasoconstrictrice ne s’exercera plus, ainsi que celle de l’aldostérone qui assure la rétention du sodium et, d’autre part, l’augmentation de la bradykinine et des prostaglandines, deux vasodilatateurs puissants. La conséquence de ces mécanismes est une baisse brutale des résistances périphériques qui se traduit par une chute de la pression artérielle. Celle-ci est précoce (quelques minutes après l’inoculation du venin), rapide et importante. Le rythme cardiaque n’est pas modifié, ce qui exclut une toxicité cardiaque directe. On observe ce phénomène avec les venins de quelques Viperidae comme les Bothrops en Amérique du Sud et Bitis arietans en Afrique.

50■ Un choc cardiogénique peut également se rencontrer avec des venins contenant une toxine à tropisme cardiaque comme les sarafotoxines des venins d’Atractaspis ou la taicatoxine trouvée dans le venin d’Oxyuranus scutellatus.

51Le mode d’action des sarafotoxines est encore largement décrit en faisant référence aux endothélines, hormones jouant un rôle essentiel sur la régulation locale de la pression sanguine. Elles entraînent la contraction réversible des muscles lisses avec une préférence marquée pour certains organes selon les sarafotoxines considérées. Les sarafotoxines se fixent sur des récepteurs cellulaires ; l’activation de la phospholipase provoque l’hydrolyse du phosphoinositide, métabolite de l’acide arachidonique, et la libération des prostaglandines. Simultanément, elles entraînent la pénétration cellulaire du calcium. Sur la fibre cardiaque, les sarafotoxines augmentent la force des contractions (action inotrope positive), sans trouble du rythme au début mais pouvant évoluer vers un ralentissement de la conduction auriculo-ventriculaire avec conservation d’un rythme régulier (bloc auriculo-ventriculaire du premier degré, c’est-à-dire augmentation de l’intervalle PQ). Les troubles de la conduction affectant l’un des centres de commande électrique du coeur (noeud auriculo-ventriculaire notamment) entraînent une arythmie, le plus souvent sous forme d’une bradycardie ventriculaire, et une désynchronisation de l’excitation cardiaque. La taicatoxine bloque le canal calcique de la fibre cardiaque, ce qui se traduit par une bradycardie de type sinusal avec un bloc atrio-ventriculaire.

52La dendropeptine est un compétiteur direct de l’atriopeptine. Cette hormone favorise l’élimination rénale du sodium et a une action vasodilatatrice ; elle inhibe l’aldostérone. Il semble que son impact sur la régulation de la pression artérielle soit modeste.

ACTION SUR L’HÉMOSTASE

53L’étanchéité du système vasculaire est assurée, d’une part, par les parois vasculaires constituées de fibres et de cellules endothéliales plus ou moins disjointes et, d’autre part, par la coagulation sanguine qui limite la fluidité du sang et son écoulement hors des vaisseaux.

54Les venins de serpent, particulièrement ceux des Viperidae, interfèrent avec l’ensemble des mécanismes de la coagulation. Schématiquement, l’hémostase, dont le rôle est de prévenir les hémorragies, comprend trois périodes intimement intriquées (fig. 18).

Figure 18. Étapes de l’hémostase et de la fibrinolyse

Figure 18. Étapes de l’hémostase et de la fibrinolyse

55La première, ou temps vasculaire, conduit à une vasoconstriction réflexe et rend la paroi vasculaire accessible aux facteurs plasmatiques, ce qui stimule les étapes suivantes de la coagulation. Le temps plaquettaire, qui lui succède, permet l’agrégation des plaquettes et la formation du « clou plaquettaire », autour duquel viendra s’organiser le futur caillot. Le dernier temps, ou coagulation proprement dite, correspond à la constitution puis à la solidification du caillot, grâce à un réseau de fibrine qui emprisonne les éléments figurés du sang (fibrinoformation) et consolide le clou plaquettaire. Le réseau de fibrine s’organise sous l’action d’une enzyme, la thrombine, qui est présente dans le sang sous une forme inactive : la prothrombine. C’est son activation (la thrombinoformation) qui déclenche la cascade de réactions enzymatiques permettant la coagulation du sang.

56Par la suite, la destruction physiologique du caillot, ou fibrinolyse, permettra la reperméabilisation du vaisseau sanguin. Alors que les trois étapes de l’hémostase se déroulent en quelques minutes, quinze à trente au maximum, la fibrinolyse intervient beaucoup plus tard, le troisième jour environ, ce qui favorise la cicatrisation de l’endothélium vasculaire.

Physiologie de l’hémostase

57La coagulation sanguine, en l’état normal, est le résultat d’un ensemble de réactions biochimiques qui peuvent se produire simultanément ou successivement. Classiquement, la coagulation est amorcée par une plaie vasculaire. Mais, en pratique, l’activation d’un complexe enzymatique appartenant à une étape quelconque de l’hémostase peut être favorisée par des circonstances variées, générales ou locales.

Agrégation plaguettaire

58L’adhésion des plaquettes, ou thrombocytes, entre elles et à l’endothélium vasculaire est provoquée par une lésion de ce dernier. Le facteur von Willebrandt, protéine reconnaissant à la fois le collagène et des récepteurs de la membrane plaquettaire, assure une liaison covalente entre ces différents substrats, ce qui conduit au phénomène d’agrégation. Le principal récepteur membranaire est une glycoprotéine, le GPIb, qui ne nécessite pas d’activation spécifique. Un second récepteur, le GPIIblIIA, est une intégrine, protéine trans-membranaire, qui doit être préalablement activée par l’adénosine diphosphate (ADP) et la thrombine.

59Une fois agrégées, les plaquettes libèrent leurs granules qui contiennent des facteurs vasoconstricteurs (sérotonine, facteur de croissance plaquettaire ou PDGF, thromboxane A2 qui est également un médiateur de l’inflammation) et des agents renforçant l’adhésion cellulaire donc l’agrégation plaquettaire (fibronectine, facteur de von Willebrandt, fibrinogène, ADP qui est aussi un médiateur de l’inflammation).

Coagulation sanguine

Thrombinoformation

60La thrombinoformation est sous la dépendance de la prothrombinase qui transforme la prothrombine en thrombine. La prothrombinase est un complexe enzymatique constitué par le facteur X activé (= facteur Stuart) associé au facteur V (= proaccélérine). Pour exercer son action catalytique, le complexe doit être fixé sur des phospholipides d’origine tissulaire ou plaquettaire, en présence d’ions calcium. La prothrombinase rompt des liaisons peptidiques spécifiques de la molécule de prothrombine (fig. 19) et permet la libération, successivement, de préthrombine 2 puis, après une seconde hydrolyse, de thrombine naturelle (thrombine-a). Cette dernière est une enzyme protéolytique du groupe des sérine-protéases effectuant la conversion du fibrinogène en fibrine au cours de la fibrinoformation.

Figure 19. Sites d’hydrolyse de la molécule de prothrombine (d’après Samama, 1990)

Figure 19. Sites d’hydrolyse de la molécule de prothrombine (d’après Samama, 1990)

Fibrinoformation

61Le fibrinogène est une volumineuse glycoprotéine de 340 kDa, constituée de six chaînes protéiques associées par paires symétriques. La thrombine libère deux paires de petits peptides, les fibrinopeptides A et B (fig. 20) déclenchant la polymérisation des différentes chaînes protéiques entre elles et la formation d’un réseau de fibrine soluble (fig. 21).

Figure 20. Transformation du fibrinogène en monomère de fibrine (d’après Samama, 1990)

Figure 20. Transformation du fibrinogène en monomère de fibrine (d’après Samama, 1990)

Figure 21. Formation du réseau de fibrine (d’après Samama, 1990)

Figure 21. Formation du réseau de fibrine (d’après Samama, 1990)

62La libération du fibrinopeptide A est rapide ; à l’emplacement laissé vacant, les monomères se polymérisent longitudinalement en « protofibrilles ». Le fibrinopeptide B se détache des protofibrilles plus tardivement, ce qui permet une polymérisation latérale qui induit la formation de fibres plus épaisses : la fibrine soluble. L’action du facteur XIII, ou facteur stabilisant la fibrine (= FSF), va conduire à une fibrine insoluble constitutive d’un caillot stable. La fibrine insoluble est obtenue par transamination, c’est-à-dire par formation de nouvelles liaisons chimiques entre les monomères de fibrine polymérisée.

Fibrinolyse

63Le caillot stabilisé persistera 72 heures environ avant d’être dégradé par la plasmine. Dans des conditions normales, la fibrinolyse physiologique doit être considérée comme un système régulateur assurant un équilibre avec la coagulation.

64Le plasminogène se lie à la fibrine au cours de la formation de cette dernière. Lors de sa libération, l’activateur tissulaire du plasminogène se fixe également sur la fibrine et hydrolyse le plasminogène qui se transforme en plasmine. La plasmine est donc incluse dans le caillot, ce qui la protège des inhibiteurs physiologiques. Ces derniers ne pourront intervenir pour la neutraliser qu’après la destruction du caillot. L’action de la plasmine s’exerce sur le fibrinogène, la fibrine soluble et la fibrine stabilisée. Seule l’hydrolyse de cette dernière génère des produits de dégradation de la fibrine spécifiques (PDFn), distincts des produits de dégradations de la fibrine obtenus après digestion du fibrinogène ou de la fibrine soluble (PDFg). La différence entre PDFn et PDFg, difficile à établir à l’aide des techniques courantes, est due aux liaisons hydrogène et aux liaisons covalentes qui caractérisent la fibrine stabilisée et qui sont résistantes à l’action de la plasmine. L’importance de cette distinction apparaît au niveau de l’envenimation et de son traitement.

Mécanismes régulateurs de l’hémostase

65Outre la fibrinolyse physiologique qui vient d’être décrite et dont l’action tardive se manifeste après la stabilisation du caillot, le contrôle des différentes réactions chimiques de la coagulation sanguine fait appel à des mécanismes autorégulateurs complexes.

Régulation locale

66Les phospholipases membranaires constituent une interface privilégiée qui limite le phénomène à la zone lésée et réduit son risque d’extension.

Régulation systémique

67Il existe des effets inhibiteurs exercés par la plupart des facteurs de la coagulation sur les réactions situées en amont et qui permettent de ralentir le processus de la coagulation. Chez les vertébrés, deux mécanismes principaux assurent en permanence la régulation de la coagulation : le système des inhibiteurs des sérineprotéases (serpins = serine proteinase inhibitors dont le chef de file est l’antithrombine III) et la protéine C induite par la présence de thrombine dans la circulation sanguine. La protéine C hydrolyse, d’une part, les facteurs VIII et V activés, bloquant ainsi les réactions physiologiques de la coagulation et, d’autre part, l’inhibiteur de l’activateur du plasminogène, ce qui déclenche la fibrinolyse telle qu’elle est décrite ci-dessus.

Modes d’action des venins de serpent sur l’hémostase

68Chaque venin possède un ensemble de substances favorisant ou inhibant la coagulation à plusieurs niveaux (fig. 22). Quel que soit le mode d’action biologique, il se traduit souvent par un syndrome hémorragique clinique, parfois brutal, plus souvent progressif, dont l’évolution peut être fatale.

Figure 22. Intervention des venins de serpent sur la coagulation sanguine

Figure 22. Intervention des venins de serpent sur la coagulation sanguine

Facteurs coagulants

69Bien que plusieurs mécanismes d’action aient été identifiés, le cas le plus général peut être schématisé en invoquant le principe de substitution : une protéine présente dans le venin possède des propriétés analogues à l’un des facteurs de la coagulation dont elle prend la place. Lorsque le processus de coagulation est activé (processus de coagulation intravasculaire disséminée, ou CIVD), il persiste jusqu’à épuisement d’un ou plusieurs facteurs de la coagulation (= phénomène de consommation) et conduit à un syndrome hémorragique dû, le plus souvent, à une afibrinogénémie. On peut opposer deux grands groupes de facteurs coagulants : les activateurs de la prothrombine et les enzymes thrombiniques. Les activateurs des autres facteurs de la coagulation, notamment les activateurs du facteur V, apparaissent secondaires au plan clinique.

Activateurs du facteur V

70Plusieurs venins de Viperidae, Daboia russelii, Vipera aspis et Bothrops atrox notamment, contiennent des protéines activant le facteur V et parfois d’autres facteurs de la coagulation. Ce sont généralement des sérine-protéases effectuant une hydrolyse ménagée du facteur V.

71L’activateur du facteur V extrait de D. russelii, le RVV-V, agit sur un site qui est également la cible de la thrombine. Toutefois, contrairement à celle-ci, le RW-V n’est pas inhibé par l’antithrombine III, même en présence d’héparine. La thrombocytine, extraite du venin de B. atrox, quoique de structure très voisine de celle de l’activateur du facteur V isolé du venin de D. russelii, possède des propriétés beaucoup plus larges que cette dernière : outre le facteur V, elle hydrolyse le facteur XIII, le facteur VIII, la prothrombine, le fibrinogène et elle active les thrombocytes.

72L’importance biologique de ces activateurs apparaît très variable d’un venin à l’autre. Ce sont les mécanismes d’action et les activités annexes de ces protéines qui les ont fait découvrir et qui constituent leur principal intérêt. L’activation isolée du facteur V, surtout en l’absence de phospholipase et de calcium, présente une traduction clinique généralement modeste.

Activateurs de la prothrombine

73Normalement, la prothrombine est hydrolysée au niveau de deux liaisons peptidiques, (Arg271-Thr272) puis (Arg320-Ile321), par le facteur X activé, c’est-à-dire fixé sur le facteur V et sur un phospholipide en présence de calcium. Cette réaction libère la thrombine naturelle ou thrombine-α (cf. fig. 19). Les activateurs de la prothrombine sont répartis en cinq groupes.

74■ Le premier groupe est constitué par la majorité des activateurs de prothrombine rencontrés dans les venins de serpent dont le type est l’écarine extraite du venin d’Echis carinatus. Ils n’hydrolysent que la liaison (Arg320-Ile321), ce qui conduit à la formation de meizothrombine dont les propriétés sont différentes de celles de la thrombine-α. De plus, cet activateur n’est sous la dépendance d’aucun cofacteur et ne nécessite ni facteur V, ni phospholipides, ni calcium. Les activateurs de prothrombine isolés des venins de Trimeresurus gramineus et de Botbrops jararaca appartiennent à ce groupe, ainsi que ceux de la plupart des venins de Colubridae : Dispholidus typus, Thelotornis kirtlandii, Rhabdophis tigrinus.

75■ Les activateurs du second groupe hydrolysent la prothrombine aux même sites que le complexe prothrombinase physiologique : le produit obtenu est donc une thrombine naturelle. L’efficacité de ces activateurs de la prothrombine est multipliée par un facteur de 1 à 10 millions en présence de phospholipides, de facteur V activé et de calcium. Le représentant de ce groupe est l’activateur de prothrombine isolé du venin de Notechis scutatus.

76■ Un troisième groupe comprend les activateurs de certains venins d’Elapidae australiens, comme celui d’Oxyuranus scutellatus dont le site d’hydrolyse est identique et qui ne nécessite pas la présence de facteur V activé mais uniquement de phospholipides et de calcium.

77■ Le groupe 4 est constitué d’activateurs de prothrombine qui transforment la prothrombine en préthrombines 1 et 2, substances dépourvues d’activité enzymatique donc de toxicité. L’acutine extraite du venin de Deinagkistrodon acutus en est le type. On les observe dans les venins de crotales américains (Crotalus ; Agkistrodon) ou asiatiques (Calloselasma).

78■ Enfin, une enzyme isolée du venin d’Echis carinatus, la carinactivase, présente une structure composée, associant une métallo-protéase du type de l’écarine (groupe 1) à un peptide dimérique qui favorise la présentation de l’enzyme sur son substrat et facilite son hydrolyse.

79Au plan clinique, il n’est pas toujours possible de dissocier l’action de l’activateur de la prothrombine de celle des autres facteurs agissant sur la coagulation, du moins avec les venins de Viperidae, notamment Ecbis carinatus. En revanche, chez certains Colubridae africains (Thelotornis kirtlandii) ou chez les Elapidae australiens (Notechis scutatus, Pseudonaja textilis et Oxyuranus scutellatus notamment), l’activateur de la prothrombine semble bien être le principal responsable des syndromes hémorragiques parfois sévères observés par les cliniciens.

80Au plan thérapeutique, notons que ces activateurs de la prothrombine ne sont généralement pas sensibles aux inhibiteurs des sérine-protéases habituels. L’écarine est inhibée par l’EDTA et le 2-mercaptopurinol, mais pas par les inhibiteurs de la trypsine, ni par le diisopropylfluorophosphate, l’iodoacétate ou le parachloromercuribenzoate.

Enzymes thrombiniques

81De très nombreuses espèces de serpent possèdent des enzymes capables de transformer le fibrinogène en fibrine (tabl. VI ; fig. 23).

82Aucune, toutefois, n’est identique à la thrombine naturelle, ni même à la meizothrombine. Déjà au plan structural, alors que la thrombine est constituée de deux chaînes peptidiques reliées par un pont disulfure, toutes les enzymes thrombiniques extraites des venins de serpent sont composées d’une seule chaîne polypeptidique. Par ailleurs, selon l’espèce, le siège de l’hydrolyse (favorisant la libération des fibrinopeptides A ou B), l’action sur d’autres facteurs de la coagulation (facteurs V, VIII, X, prothrombine, facteur stabilisant la fibrine, plaquettes) et la sensibilité aux divers inhibiteurs naturels ou thérapeutiques (hirudine, héparine associée ou non à l’antithrombine III, diisopropylfluorophosphate, phénylméthylsulphonylfluoride) seront très différents. Les enzymes thrombiniques sont classées en trois groupes en fonction du fibrinopeptide libéré.

Tableau VI. Principales enzymes thrombiniques des venins de serpent

Tableau VI. Principales enzymes thrombiniques des venins de serpent

DFP = diisopropylfluorophosphate
PMSF = Phénylméthylsulphonyfluoride
AT III = antithrombine III

Figure 23. Intervention des venins de serpent sur la formation du réseau de fibrine

Figure 23. Intervention des venins de serpent sur la formation du réseau de fibrine

83■ La plupart des enzymes thrombiniques connues libèrent exclusivement le fibrinopeptide A. La fibrine, qui se constitue rapidement par polymérisation longitudinale (fibrine I), ne pourra être stabilisée par le facteur XIII, ou facteur stabilisant la fibrine (FSF), qui est incapable d’exercer son action sur la fibrine incomplète : le caillot reste donc friable.

84■ Les enzymes thrombiniques du second groupe hydrolysent le fibrinogène au niveau du fibrinopeptide B. La fibrine II qui en résulte, dont la polymérisation est uniquement latérale, n’est pas plus stable que la fibrine I et le caillot est lui aussi friable. La venzyme, produite par Agkistrodon contortrix (crotale nord-américain) de même que l’enzyme extraite de Gloydius halys (crotale asiatique) appartiennent à ce groupe

85■ Les enzymes du troisième groupe libèrent simultanément les fibrinopeptides A et B. La gabonase, provenant du venin de Bitisgabonica (Viperidae africain), conduit à une polymérisation normale de la fibrine et à un caillot stable. Toutefois, pas plus que les autres enzymes thrombiniques, la gabonase ne peut être assimilée à la thrombine puisqu’elle n’active aucun des facteurs de la coagulation sur lesquels agit la thrombine (facteurs II, V, VIII) et qu’elle n’agit ni sur la protéine C ni sur les plaquettes.

86De rares enzymes thrombiniques possèdent une action agrégeante sur les thrombocytes. La cérastobine, sérine-protéase isolée du venin de Cerastes vipera, petit Viperidae nord-africain et proche-oriental, présente simultanément une activité enzymatique conduisant à l’hydrolyse du fibrinogène et à une dégradation des protéines constitutives de la membrane plaquettaire.

87Contrairement à la thrombine naturelle, la plupart des enzymes thrombiniques présentes dans les venins de serpent ne sont pas inhibées par l’héparine ni par l’hirudine, ce qui réduit considérablement l’intérêt de ces substances dans le traitement des envenimations vipérines. En revanche, presque toutes les enzymes thrombiniques d’origine ophidienne connues sont inhibées par le diisopropylfluorophosphate. En outre, il existe généralement un effet protecteur de l’antithrombine III associée au sérum antivenimeux sur l’envenimation expérimentale par certains Viperidae comme Calloselasma rhodostoma dont le venin est particulièrement riche en enzyme thrombinique.

Actions anticoagulantes directes

88L’action anticoagulante des venins de serpent emprunte quatre modes d’action distincts.

Activation de la protéine C

89Les venins de plusieurs espèces de Viperidae appartenant notamment aux genres Agkistrodon, Bothrops et Cerastes, contiennent des activateurs de la protéine C. L’activation de la protéine C est quinze fois plus rapide avec l’activateur extrait du venin & Agkistrodon contortrix, le venzyme (Protac®), qu’avec son activateur naturel, la thrombine. Elle s’effectue indépendamment de la thrombomoduline, protéine de la membrane cytoplasmique indispensable à l’activation physiologique de la protéine C, et en l’absence de calcium. En revanche, elle requiert la présence de vitamine K. L’activateur de la protéine C isolé du venin d’A. contortrix est une sérine-protéase d’environ 40 kDa inhibée par le phénylméthylsulphonylfluoride et l’antithrombine III. L’activation de la protéine C par les venins de serpent inhibe la coagulation par hydrolyse des facteurs VIII et V activés et déclenche la fibrinolyse par dégradation des inhibiteurs de l’activateur du plasminogène.

Fibrinolyse

90Les venins de serpent contiennent, d’une part, des enzymes protéolytiques possédant des propriétés similaires à celles de la plasmine et susceptibles d’hydrolyser le fibrinogène et la fibrine et, d’autre part, des sérine-protéases activant le plasminogène et favorisant la libération de plasmine naturelle. L’une d’elles, isolée du venin de Trimeresurus stejnegeri, reproduit à l’identique le clivage du plasminogène par les activateurs du plasminogène rencontrés chez l’homme. On sait, par ailleurs, que l’hydrolyse de la fibrine soluble est beaucoup plus complète et rapide que celle de la fibrine stabilisée. Le caillot constitué sous l’action des enzymes thrombiniques des venins de vipères ou de crotales n’échappe pas à cette règle. Ceci explique que les caillots observés en clinique lors d’envenimations vipérines sont friables.

91La plupart des enzymes protéolytiques isolées à partir des venins de vipères ou de crotales ont une activité fibrinogénolytique prédominante et se comportent comme des enzymes thrombiniques capables d’hydrolyser la fibrine (tabl. VII). Quelquesunes sont franchement fibrinolytiques, notamment celles présentes dans les venins d’Agkistrodon (crotales américains), de Deinagkistrodon, de Trimeresurus ou de Protobothrops (crotales asiatiques). Beaucoup de ces enzymes sont inhibées par l’EDTA, certaines sont sensibles aux inhibiteurs plasmatiques de protéinases, peu le sont aux inhibiteurs de protéases habituels (acide Ɛ-amino-caproïque, diisopropylfluorophosphate, phénylméthylsulphonylfluoride, dithiothréitol).

92Le rôle des activateurs du plasminogène libérés sous l’action des venins de serpent, en particulier ceux de Viperidae, est probablement plus important au cours des envenimations humaines. À côté d’une activation exogène alimentée par des enzymes protéolytiques, sérine-protéases le plus souvent, les venins de serpent stimulent toutes les voies endogènes mais principalement les activateurs du plasminogène d’origine tissulaire, notamment l’urokinase. L’activation de la plasmine permet l’hydrolyse de la fibrine, ainsi que, dans une moindre mesure, celle du fibrinogène.

93À la suite d’une envenimation vipérine, l’analyse des produits de dégradation de la fibrine montre une prédominance des PDFg, issus exclusivement de fibrine non stabilisée ; en effet, ces PDFg ne peuvent provenir d’une dégradation du fibrinogène qui, ayant été rapidement consommé dès le début de l’envenimation, n’est plus disponible. Par ailleurs, l’absence de PDFn provenant de l’hydrolyse de la fibrine stabilisée s’explique par la formation d’un caillot anormal sous l’influence des enzymes thrombiniques présentes dans les venins de vipères et de crotales.

94Certains inhibiteurs chimiques, parmi ceux habituellement utilisés en thérapeutique, semblent efficaces sur les venins de serpent in vitro. Leur activité in vivo n’a pas fait l’objet de recherche thérapeutique systématique.

Inhibition de la coagulation

95Plusieurs inhibiteurs de protéinases ont été isolés des venins de serpent. Leur mode d’action n’est pas entièrement élucidé. Ces protéines sont rarement spécifiques : elles agissent simultanément sur plusieurs facteurs de la coagulation. Toutefois, il est admis que leur importance clinique est faible.

Tableau VII. Principales fibrinogénases des venins de serpent

Tableau VII. Principales fibrinogénases des venins de serpent

96Des inhibiteurs des facteurs IX et X ont été isolés des venins de Deinagkistrodon acutus et d’Echis leucogaster. Un inhibiteur de la thrombine a été extrait du venin de Bothropsjararaca, la bothrojaracine. Tous ces inhibiteurs se lient avec le facteur correspondant à l’état inactif et empêchent son association avec le complexe d’activation correspondant. Il s’agit d’un phénomène classique de compétition.

Hydrolyse des phospholipides

97Les phospholipides jouent un rôle fondamental dans la coagulation en intervenant à différents niveaux. Ils constituent un élément essentiel de l’architecture et de l’organisation de la membrane cytoplasmique, notamment du cytosquelette des plaquettes sanguines. Les phospholipides plaquettaires libèrent le thromboxane A2, vasoconstricteur puissant, et les phospholipides endothéliaux génèrent l’acide arachidonique précurseur des prostaglandines qui sont d’importants médiateurs de l’inflammation. Enfin, les phospholipides tissulaires ou sériques représentent un support indispensable à l’initiation de plusieurs réactions biochimiques, en particulier la fixation du complexe « prothrombinase ».

98En clinique, l’action des phospholipases prédomine au niveau membranaire. Toutefois, les phospholipases A2 des venins d’Elapidae libèrent des lysophospholipides qui peuvent être d’origine tissulaire ou sérique. Leur action tensioactive provoque la destruction des hématies. Les effets toxiques semblent secondaires, même lorsque l’hémolyse est importante.

Actions sur les plaquettes sanguines

99Les venins de serpent possèdent de nombreuses substances capables d’agir sur les thrombocytes. L’activation ou l’inhibition des plaquettes, parfois observées avec un même venin, n’ont en principe aucune traduction clinique sévère.

Activation de l’agrégation plaquettaire

100L’agrégation plaquettaire, mécanisme indispensable à la formation du clou hémostatique, est favorisée par plusieurs types de protéines des venins de serpent.

101La plupart des sérine-protéases extraites de venins de serpent stimulent les plaquettes. Elles sont capables de provoquer simultanément l’agrégation des plaquettes et leur dégranulation. La cérastobine, sérine-protéase extraite du venin de Cerastes vipera, vipère nord-africaine, présente la propriété d’activer les plaquettes tout en permettant l’hydrolyse du fibrinogène. La thrombocytine, isolée du venin de Bothrops atrox, crotale sud-américain, présente un mode d’action sur la membrane plaquettaire similaire à celui de la thrombine en reconnaissant les mêmes récepteurs. La cérastocytine, extraite du venin de Cerastes cerastes, possède des propriétés identiques. En revanche, la cérastatine, provenant également du venin de Cerastes cerastes, se lie sur un site distinct de celui reconnu par la thrombine. La crotalocytine du venin de Crotalus horridus est plus puissante que la thrombocytine et possède un mode d’action probablement différent ; elle agrège les plaquettes en l’absence de fibrinogène exogène comme la thrombine naturelle. Comme toutes les sérine-protéases présentes dans les venins de serpent, celles qui induisent une activation plaquettaire présentent une sensibilité très variable aux différents inhibiteurs naturels de la thrombine : antithrombine III, héparine et hirudine.

102Les agrégoserpentines, rencontrées dans les venins de nombreux crotales américains et asiatiques, sont dépourvues d’activité enzymatique. Le calcium est indispensable à leur activité. Sous leur action, les plaquettes ne réagissent plus en présence de collagène, l’un des principaux inducteurs de leur activation. Cela suggère que le mode d’action des agrégoserpentines est similaire à celui du collagène et, comme ce dernier, se traduit par l’agrégation et la dégranulation des plaquettes. Toutefois, les agrégoserpentines ne sont pas inhibées par les salicylés (aspirine et indométacine) en dehors de celle isolée du venin de Protobothrops mucrosquamatus. La triwaglérine, extraite du venin de Tropidolaemus wagleri, activerait la phospholipase C.

103Les thrombolectines stimulent la libération des granulations cytoplasmiques dont le contenu permet l’agrégation plaquettaire. Elles agiraient en se fixant sur un récepteur membranaire qui n’est pas encore identifié.

104Enfin, les phospholipases A2 hydrolysent les phospholipides membranaires qui libèrent l’acide arachidonique, inducteur de l’activation des plaquettes. Toutefois, quelques phospholipases provoquent une agrégation plaquettaire indépendamment de la libération d’acide arachidonique, même en présence d’un inhibiteur de celui-ci.

Inhibition de l’activation plaquettaire

105De nombreuses enzymes hydrolysant les inducteurs de l’activation plaquettaire sont présentes dans les venins de serpent ; elles ont, de ce fait, une action anti-agrégeante indirecte. La bothrojaracine, extraite du venin de Botbrops jararaca, est un inhibiteur spécifique qui agit à quatre niveaux. Elle inhibe la liaison avec la thrombomoduline, protéine membranaire qui active la protéine C. Elle réduit l’activation de la protéine C par la thrombine-α. Elle empêche l’association entre thrombine-a et fibrinogène. Enfin, elle entre en compétition avec l’héparine au niveau des deux sites de fixation membranaires des thrombocytes. La bothrojaracine exerce une inhibition sur la thrombine aussi bien libre que liée au caillot sanguin.

106Plusieurs phospholipases A2 agissent comme inhibiteurs de l’activation des thrombocytes. Les modes d’action, lorsqu’ils sont connus, sont variables. L’altération du cytosquelette et l’augmentation de la concentration intracellulaire en adénosine monophosphate cyclique (AMPc), qui assure la transmission du message hormonal à l’intérieur des cellules, représentent les principales causes d’inhibition de l’agrégation plaquettaire.

107La dendropeptine favorise également la libération d’AMPc et de guanosine monophosphate cyclique (GMPc), qui joue le même rôle que l’AMPc, à partir des endothéliums.

108Les désintégrines entrent en compétition avec les médiateurs de l’activation plaquettaire au niveau des intégrines, protéines transmembranaires pourvues de récepteurs responsables d’échanges intercellulaires et de cytoadhérence. Elles s’opposent ainsi à la formation du clou plaquettaire en inhibant l’agrégation plaquettaire.

109Certaines métallo-protéases sont actives sur les plaquettes ; leur rendement semble proportionnel à leur masse moléculaire. L’addition de nouveaux domaines protéiques potentialise leur activité enzymatique. Les métallo-protéases du groupe 3, dont une partie de la molécule présente une forte analogie avec les désintégrines, et celles du groupe 4, qui ajoutent un domaine riche en cystéine, bloquent l’agrégation plaquettaire.

ACTION NÉCROSANTE

110Lenvenimation vipérine associe une forte action locale, inflammatoire et nécrosante, que l’on regroupe sous le nom de syndrome vipérin et qui se distingue de la symptomatologie hématologique complexe qui met en jeu le pronostic vital immédiat. Ce syndrome sévère est à l’origine de quelque 100 000 amputations annuellement dans le monde.

Pathogénie du syndrome vipérin

111L’action loco-régionale observée lors de l’envenimation vipérine est la conséquence de quatre facteurs fortement synergiques et difficiles à dissocier (fig. 24 et 25).

Action enzymatique non spécifique

112Les enzymes qui composent le venin des Viperidae ont de fortes capacités hydrolytiques. Les phospholipases A2 agissent sur les phospholipides libres et membranaires. Les hyaluronidases hydrolysent les mucopolysaccharides des tissus conjonctifs, ce qui favorise la diffusion des autres composants du venin. Les protéases s’attaquent à divers tissus de structure, musculaire, osseux ou endothélial mais aussi aux protéines fonctionnelles comme certains facteurs de la coagulation et du complément ou à divers médiateurs chimiques.

Réponse inflammatoire

113L’action des phospholipases sur les membranes cellulaires, outre la destruction structurale, va donner naissance à l’acide arachidonique, lui-même précurseur de diverses substances fortement inflammatoires, notamment les leucotriènes, qui augmentent la perméabilité capillaire, et les prostaglandines, qui entraînent une vasodilatation et potentialisent la bradykinine et les thromboxanes. La présence de plasmine va mettre en jeu le système des kinines qui peut également être activé directement par le venin. La bradykinine est fortement vasodilatatrice, ce qui accentue l’hypotension et l’extravasation induite par la destruction des endothéliums et va se traduire par l’apparition ou l’augmentation des oedèmes et des phlyctènes. De plus, elle provoque la douleur. La stimulation du système du complément par le venin entraîne, d’une part, la formation d’histamine également induite par la plasmine et/ou certaines enzymes du venin et, d’autre part, la production directe de bradykinine. L’histamine déclenche le relâchement des fibres lisses artériolaires et la contraction des veinules efférentes, ce qui se traduit par une stase capillaire et favorise l’extravasation. Enfin, l’activation du système immunitaire cellulaire entraîne la libération de cytokines qui ont des propriétés multiples sur l’inflammation et sur les défenses de l’organisme en général. L’apparition de l’interleukine 6 (IL-6), qui stimule la synthèse des protéines inflammatoires, est précoce. L’IL-8, qui induit l’adhésion des monocytes aux endothéliums vasculaires, se manifeste plus tardivement. On n’observe pas la production d’IL-1, autre cytokine favorisant l’adhésion des leucocytes aux endothéliums et qui augmente la synthèse des prostaglandines, ni de facteur nécrosant les tumeurs

Figure 24. Étiopathogénie de la nécrose

Figure 24. Étiopathogénie de la nécrose

Figure 25. Mécanismes de l’inflammation

Figure 25. Mécanismes de l’inflammation

114(TNF) dont les propriétés sont similaires. À terme, la consommation des facteurs de la coagulation, sous l’action directe du venin ou liée à la destruction de l’endothélium, va entraîner une incoagulabilité sanguine durable, amplifiant encore l’extravasation sanguine. Ainsi, de nombreux facteurs concourent à augmenter la réponse inflammatoire et l’oedème qui a fortement tendance à s’étendre.

Facteurs infectieux

115Le troisième facteur qui intervient est la surinfection. La cavité buccale des serpents est fortement septique. De nombreuses bactéries y ont été retrouvées, Enterobacter et Pseudomonas notamment, qui peuvent être introduites lors de la morsure. En outre, les bactéries présentes sur la peau de la victime ou sur les instruments éventuellement utilisés pour la soigner risquent de contaminer la plaie. Les gestes thérapeutiques de premiers secours, surtout certaines pratiques traditionnelles, scarifications et emplâtres notamment, mais également lors d’une intervention chirurgicale, sont une source évidente de surinfections.

Facteurs iatrogènes

116Le dernier facteur est mécanique ; les manoeuvres iatrogènes qui visent à ralentir la diffusion du venin ou à l’extraire contribuent, en fait, à arrêter la circulation sanguine et entraînent une anoxie tissulaire. Le garrot est le geste de premier secours le plus utilisé dans les pays tropicaux. Il arrive qu’il reste serré plusieurs heures, voire quelques jours. Les incisions locales, autre pratique très fréquente, altèrent la circulation sanguine et la perfusion tissulaire et augmentent la surface de contact entre le venin et les cellules.

117Il faut donc bien distinguer la nécrose imputable à l’action généralement circonscrite du venin sur les tissus de la gangrène induite par l’anoxie tissulaire et la surinfection dont l’apparition est d’emblée régionale et l’origine généralement iatrogène.

Myotoxicité spécifique

118Les venins de crotale induisent des nécroses des muscles squelettiques. Celles-ci sont à la fois locales, au site d’injection du venin, et systémiques. Dans les venins des Crotalus, on a identifié quatre groupes de molécules responsables de ces nécroses musculaires : les cardiotoxines, les hémorragines, les myotoxines et les phospholipases A2. Chez les Bothrops, il s’agit essentiellement des phospholipases A2.

119L’action des cardiotoxines, encore appelées cytotoxines, est non spécifique : elles hydrolysent la membrane cellulaire.

120Les hémorragines détruisent la membrane basale des endothéliums vasculaires, ce qui provoque une anoxie musculaire soit par défaut de vascularisation, soit par la constriction résultant de l’oedème.

121Les myotoxines entrent en contact avec la membrane cellulaire, se fixent sur des récepteurs particuliers et provoquent une altération de la perméabilité du calcium conduisant à une rétraction de la cellule et à une nécrose localisée. Cette action se reproduit de proche en proche jusqu’à la destruction totale de la fibre musculaire. Ce phénomène est parfaitement visualisé en microscopie électronique et se traduit par une augmentation très forte des lactate-déshydrogénases, enzymes présentes dans le cytoplasme des cellules musculaires.

122La myotoxine de Philodryas olfersii hydrolyse les striations transverses des muscles squelettiques et entraîne la dégénérescence du muscle.

123Les phospholipases A2 altèrent la membrane cytoplasmique. On peut rapprocher leur intervention de celle des neurotoxines-p, décrite plus loin.

Pathogénie des nécroses dues aux venins d’Elapidae

124Certains Elapidae sont responsables de nécroses sèches et limitées évoluant vers une momification localisée du site de morsure. Cette nécrose peut avoir deux étiologies.

125La première est spécifique. Il s’agit d’une nécrose musculaire due à la fonction phospholipasique des neurotoxines-β des Elapidae australiens et marins que l’on retrouve également chez certains Viperidae. Une symptomatologie clinique, histiologique et biologique similaire a été observée lors des envenimations par certains Micrurus, notamment M. nigrocinctus ; M. alleni, M. frontalis et M. carinicauda. Elle se traduit par une myoglobinurie, une destruction des fibres musculaires striées et une élévation considérable de la créatine-phosphokinase sérique (CPK). Sa concentration est proportionnelle à la quantité de venin inoculée ainsi qu’à l’action myonécrosante déterminée microscopiquement. Le dosage des CPK renseigne donc sur l’intensité de la nécrose musculaire. La proportion relative des différents iso-enzymes permet, en outre, d’identifier l’organe atteint et de localiser le siège de la nécrose.

126L’autre est non spécifique et due à la cytolyse provoquée par les cytotoxines particulièrement abondantes dans les venins d’Elapidae. À un premier stade de la nécrose induite par le venin de Naja nigricollis, il est observé une congestion vasculaire, un oedème et une dégénérescence de la couche basale du muscle squelettique autour du point d’inoculation. Les signes de transformation apparaissent en cinq minutes. Une heure après l’injection de venin, une infiltration par une population de cellules mixtes est notée. Vingt-quatre heures après l’injection de venin, la zone nécrotique et sa périphérie sont fortement colonisées par des polynucléaires neutrophiles ou éosinophiles, des macrophages et des mastocytes. Il existe un dépôt de fibrine dans les vaisseaux sanguins. Après dix-huit jours, un épithélium et une couche basale musculaire sont en régénération. Les tissus détruits laissent la place à une cicatrisation fibreuse qui est complète après vingt-huit jours. La myonécrose est due à un ou plusieurs composants spécifiques du venin comme en témoigne la rapidité d’apparition des lésions. Toutefois, il est vraisemblable que les lésions sont partiellement causées (ou majorées) par l’ischémie due à la fois au dépôt de fibrine dans les vaisseaux et à l’oedème.

127Les phospholipases, dont les venins d’Elapidae sont également richement pourvus, peuvent aussi expliquer la douleur et l’oedème, certes circonscrit mais patent, que l’on observe dans les envenimations de Naja nigricollis, Naja mossambica et Dendroaspis.

128Les autres facteurs, surinfections et garrot, peuvent bien entendu s’ajouter à l’action directe du venin pour conduire à un tableau plus sévère.

TOXIC OCINÉTIQUE

129Administré par voie intraveineuse, le venin se distribue en quelques minutes dans l’organisme, puis s’élimine lentement de façon presque linéaire. La demi-vie d’élimination du venin est d’environ 12 heures. Trois jours après son administration, il reste moins de 3,5 % de la dose initiale inoculée.

130L’administration par voie intramusculaire, plus représentative des conditions d’une morsure naturelle, se traduit par un phénomène plus complexe. En dix à quinze minutes, le venin gagne le compartiment vasculaire où sa concentration augmente progressivement pour atteindre son maximum en quelques heures. Certaines études cliniques suggèrent que ce pic de concentration est obtenu en moins d’une demi-heure, alors que les dosages expérimentaux montrent qu’il y parvient en deux heures environ. La diffusion du venin dans l’organisme est plus lente que par voie veineuse. Elle répond probablement à une loi d’action de masse et débute par une phase très rapide qui s’infléchit vers la dixième minute pour aboutir à un plateau avant de décroître progressivement. Le processus de résorption s’étale sur 72 heures, contribuant à maintenir des concentrations plasmatiques élevées de venin. La biodisponibilité totale du venin est de 65 % environ de la quantité inoculée et ne varie pas en fonction de la dose administrée.

131Quelles que soient les conditions expérimentales, notamment la quantité de venin inoculée (fig. 26), la distribution du venin est rapide (quelques minutes à quelques heures) alors que son élimination est lente (de l’ordre de trois à quatre jours).

Figure 26. Diffusion du venin dans le secteur vasculaire après administration par voie intramusculaire (d’après Audebert et al., 1994)

Figure 26. Diffusion du venin dans le secteur vasculaire après administration par voie intramusculaire (d’après Audebert et al., 1994)

132Le volume de distribution est supérieur au volume plasmatique, ce qui témoigne du transfert du venin du compartiment vasculaire vers le compartiment cellulaire. La fraction du venin non modifié excrétée sous forme urinaire est constamment inférieure à 5 %. Le venin passe d’abord très rapidement dans les tissus superficiels où le pic est atteint en 15 ou 20 minutes pour les venins de Naja par exemple. Dans les tissus profonds, où les venins d’Elapidae riches en toxine diffusent préférentiellement, la concentration du venin est deux à trois fois plus importante que dans le sang (fig. 27).

133La concentration maximale de venin dans les tissus profonds est atteinte en 1 à 4 heures selon les espèces. Cela explique l’apparition des troubles cliniques entre 30 minutes et 1 heure et leur augmentation progressive en 4 à 8 heures. Les venins de Viperidae semblent diffuser plus lentement. Ils se concentrent davantage dans le foie ou les reins. Dans le cas d’une injection par voie intramusculaire, une proportion importante du venin est retenue autour du point d’inoculation.

Figure 27. Diffusion du venin et de l’antivenin dans les compartiments biologiques (d’après Ismail et al., 1996)

Figure 27. Diffusion du venin et de l’antivenin dans les compartiments biologiques (d’après Ismail et al., 1996)

134On observe ensuite un phénomène de redistribution du venin à partir des tissus profonds vers le compartiment central pour lequel il présente pourtant une affinité moins grande. Cette redistribution est probablement favorisée par l’élimination du venin, conformément à la loi d’action de masse. À ce phénomène pourrait se rajouter une libération lente du venin confirmée par de nombreuses études expérimentales et cliniques. Cette hypothèse expliquerait la recirculation du venin sept à dix jours après la morsure constatée par de nombreux cliniciens alors que le traitement a été arrêté. Le siège précis de la rétention du venin dans l’organisme n’est pas connu. Certains spécialistes suggèrent que le venin est fixé au niveau de la morsure dont il se libère progressivement. Mais la plupart penchent davantage pour son maintien dans le système lymphatique, hypothèse indirectement étayée par l’inefficacité de l’aspiration instrumentale du venin au niveau de la morsure.

135L’élimination du venin s’effectue par voie rénale et digestive.

UTILISATION DES VENINS EN RECHERCHE ET EN THÉRAPEUTIQUE

136La grande efficacité des venins et la diversité de leurs propriétés pharmacologiques ont de tout temps fasciné les naturalistes. Les Anciens, Aristote en tout premier lieu, ont exploité la richesse de la symptomatologie observée à la suite des envenimations ophidiennes pour inclure divers produits provenant des serpents, venin mais également sang et viscères, dans les remèdes utilisés à l’époque. La Thériaque en est un exemple fameux qui s’est perpétué jusqu’à une époque récente.

137Le rationalisme du XVIIIe siècle, puis l’expérimentation dès le XIXe siècle et enfin la technologie moderne ont permis un développement de l’étude des venins et de leur utilisation tant en recherche biologique qu’en thérapeutique.

138Les venins de serpent ne sont pas les seuls à être utilisés en recherche ou en médecine. Tous les groupes zoologiques sont concernés : invertébrés (vers, méduses, oursins, cônes, insectes, scorpions, tiques et araignées) et vertébrés (poissons et même mammifères), à l’exception des oiseaux.

Utilisation en recherche fondamentale

139Richet, en 1901, découvre l’anaphylaxie en étudiant le venin d’actinie, dont les effets histaminiques exacerbent une réaction physiologique. Arthus, quelques années plus tard, travaillant avec du venin de serpent, définit l’hypersensibilité. Un facteur présent dans le venin de cobra active la fraction C3 du complément, qui est l’un des facteurs essentiel de la réponse inflammatoire. Secondairement, la consommation du C3 provoque sa déplétion et induit indirectement un état de tolérance immunologique. L’allergologie était née.

140Au début du siècle, Calmette décrit l’hémolyse due au venin de cobra. Delezenne, en 1911, a expliqué ce phénomène en montrant l’action de la phospholipase sur la lécithine et l’activité tensioactive de la lysolécithine.

141Rocha e Silva, en 1949, isole les bradykinines libérées lors de la pénétration du venin de Crotalinae dans l’organisme. Les bradykinines sont spontanément libérées lors de la réponse inflammatoire locale. Les venins de vipère induisent et amplifient dans l’organisme ce phénomène naturel.

142Le système rénine-angiotensine a été exploré grâce à l’inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine I en angiotensine II extrait du venin de Bothropsjararaca. L’angiotensine II est un puissant vasoconstricteur qui, en augmentant les résistances périphériques, favorise l’élévation de la pression artérielle.

143Sasaki, en 1957, a purifié la neurotoxine de Naja siamensisqui reproduit intégralement et exclusivement l’effet curarisant du venin découvert un siècle plus tôt par Claude Bernard. Grâce à cet outil, il a été possible de purifier le récepteur cholinergique de la membrane postsynaptique et de décrire précisément sa structure moléculaire. Les diverses toxines remarquablement spécifiques obtenues à partir des venins d’Elapidae devaient permettre de montrer la complexité de ce récepteur et la diversité de ses sites actifs. La stimulation de chacun d’entre eux explique les effets inhibiteurs compétitifs de certaines substances utilisables en pharmacologie comme en thérapeutique. D’autres toxines agissent sur des récepteurs distincts sensibles au L-glutamate, au système GABA, aux catécholamines ou à d’autres médiateurs du système nerveux central ou périphérique. Il est curieux de constater qu’une étroite relation existe entre le développement de la transmission synaptique et la croissance du neurone ou la multiplication des connexions inter-neuronales.

144L’utilisation de l’α-bungarotoxine marquée à l’iode radioactive (I135) a permis de comprendre l’étiologie auto-immune de la myasthénie, maladie qui se traduit par une sévère insuffisance des contractions musculaires conduisant à une paralysie motrice complète. Le nombre de récepteurs cholinergiques est en effet considérablement abaissé à la suite d’une destruction progressive par les anticorps synthétisés contre eux par le malade.

145De nombreuses pathologies liées à un dysfonctionnement des récepteurs de l’acétylcholine (maladie de Parkinson, maladie d’Alzheimer, dépression, schizophrénie, névralgies) peuvent être explorées grâce aux neurotoxines. Les toxines actives sur le canal potassium, comme les dendrotoxines, ont permis de montrer la disparition progressive des récepteurs Kvl. l des canaux potassium lors de la sénescence et leur réduction significative et précoce dans la maladie d’Alzheimer, ce qui ouvre sur de nouvelles perspectives thérapeutiques.

146Le facteur de croissance des nerfs (NGF), découvert par hasard dans le venin de cobra, favorise la multiplication rapide des fibres nerveuses périphériques. Ce peptide a une fonction protectrice sur les neurones et oriente la connexion des fibres neuronales entre elles. Utilisé dans les cultures cellulaires, le NGF favorise le développement des synapses et a permis d’en expliquer le mécanisme.

147Watson et Crick ont utilisé les nucléotidases de venin de Naja, en particulier la 5’nucléotidase, pour déterminer la structure de la molécule d’ADN. Ces enzymes ont longtemps été employées pour déterminer la séquence des bases des différents acides nucléiques avant la découverte des enzymes de restriction.

148Les L-amino-acide-oxydases des venins de serpent sont remarquablement spécifiques ; elles ont été utilisées pour vérifier l’isomérie des acides aminés de synthèse et purifier des acides α-cétoniques.

149Les phospholipases sont utilisées pour étudier la physiologie des thrombocytes et des désordres pathologiques à l’origine de certains accidents thromboemboliques. La très grande spécificité enzymatique des phospholipases de venin a permis de montrer des anomalies des phospholipides constitutifs de la membrane plaquettaire chez certains sujets ayant eu des antécédents d’accidents thromboemboliques. Le taux d’acide arachidonique, notamment, est significativement différent chez ces derniers par rapport aux sujets sans antécédent thromboembolique.

150Les phospholipases A2 des venins de serpent sont employées pour solubiliser des protéines intramembranaires et explorer la fonction des différents phospholipides intervenant dans la physiologie de la membrane cellulaire.

151D’autres enzymes impliquées dans les troubles de la coagulation sanguine ont également été utilisées pour expliquer ce phénomène physiologique complexe.

Utilisation pour le diagnostic

152Les perturbations lipidiques entraînées par certains désordres métaboliques ou infectieux peuvent être dépistées par des réactions utilisant les venins de serpent. L’une des premières, la réaction de Weil, était d’usage courant au début du XIXe siècle pour le diagnostic précoce de la syphilis. Au début de l’infection tréponémateuse, les hématies du malade sont anormalement sensibles aux facteurs lytiques du venin de cobra.

153En 1952, un test de grossesse était préparé en exploitant la sensibilité des hématies de chevaux aux lysophospholipides sériques, plus abondants chez la femme enceinte, après leur libération par les phospholipases du venin de cobra.

154L’absence de spécificité d’une telle propriété est rapidement apparue comme une limite inacceptable.

155La forte liaison covalente entre les neurotoxines-α et le récepteur cholinergique est exploitée pour doser le taux d’anticorps contre les récepteurs produits par le patient souffrant de myasthénie. Les récepteurs cholinergiques couplés à la neurotoxine-a sont mis en présence de sérum du malade. Les anticorps dirigés contre les récepteurs se fixent sur la préparation. Après élimination des réactifs en excès, il est possible de doser la quantité de récepteurs saturés par les anticorps et de mesurer la concentration de ces derniers. Le traitement de cette maladie, qui se traduit par des symptômes identiques à l’envenimation cobraïque, fait appel à la fois à une médication immunodépressive (corticoïdes, cyclophosphamide, azathioprine) et à des bloquants de l’acétylcholinestérase (neostigmine, edrophonium).

156Les enzymes intervenant sur la coagulation sanguine sont largement utilisées pour le diagnostic des troubles de la coagulation. Parmi celles-ci, les enzymes thrombiniques simulant l’action de la thrombine naturelle sans la reproduire intégralement permettent de disposer de traitements coagulants d’action locale ou générale remarquablement efficaces.

157Les enzymes thrombiniques des venins de Viperidae permettent d’explorer la fibrinoformation, temps de formation du caillot, grâce à la transformation du fibrinogène en fibrine, dans certaines circonstances pathologiques. Le défaut de coagulation peut être lié, soit à un taux insuffisant de fibrinogène, soit à la présence d’un inhibiteur naturel, médicamenteux ou toxique, soit à une anomalie qualitative du fibrinogène, congénitale ou acquise. Le temps de Reptilase® est utilisé pour déceler la présence d’un inhibiteur de la fibrinoformation. Ce test hématologique consiste à remplacer la thrombine utilisée dans le test originel du temps de thrombine par une enzyme thrombinique qui n’est pas sensible aux inhibiteurs classiques de la thrombine, notamment l’héparine, ce qui permet un dosage chez les patients traités par l’héparine. La Reptilase® est constituée de batroxobine, enzyme thrombinique extraite du venin de Bothrops atrox ou de B. moojeni.

158Le Stypven®, provenant du venin de Daboia russelii, est utilisé comme réactif pour produire la prothrombinase directement sans passer par les phases de contact tissulaire et d’activation des plaquettes ou des facteurs antihémophiliques. Le Stypven® possède des propriétés analogues au facteur VII (proconvertine) qui permet l’activation du facteur IX (facteur antihémophilique) ; ce dernier génère la prothrombinase et constitue la voie physiologique essentielle du premier temps de la coagulation. Le facteur IX activé obtenu est différent morphologiquement du facteur IX activé naturellement par la voie extrinsèque, ce qui confirme que le Stypven® intervient directement sur le facteur IX. Il est ainsi possible de localiser un déficit de la coagulation sanguine situé au niveau de la genèse de la prothrombinase. Le Stypven® est également un activateur direct du facteur X en l’absence de phospholipides, comme en témoigne le clivage partiel de la molécule native donnant naissance à un facteur Stuart actif, mais différent de celui formé naturellement et qui subit une seconde coupure réductrice. Le venin de D. russelii est utilisé pour mesurer l’activité du facteur X chez un sujet présentant un déficit de la coagulation.

159Le facteur V plasmatique peut également être dosé par divers venins dont ceux de D. russelii et d’Oxyuranus scutellatus. Une proteinase activatrice de prothrombine transforme la prothrombine en thrombine en présence d’un complexe associant le facteur V, des phospholipides et du calcium. C’est cette propriété qui est utilisée par divers tests, dont le Chromozyme TH®, qui est constitué d’un substrat chromogénique. L’hydrolyse de ce substrat libère un colorant en quantité proportionnelle à la concentration du facteur V présent dans le plasma à tester.

160En cas de déficit de vitamine K, la prothrombine est synthétisée de façon anormale et ne présente plus les groupements carboxyglutamiques indispensables à son activation en thrombine. L’écarine, obtenue à partir des venins de la plupart des Echis est capable d’activer le fragment incomplet de prothrombine, appelé acarboxyprothrombine, ce qui permet de confirmer l’existence d’une prothrombine anormale. Des tests utilisant un substrat chomogénique ont été mis au point. Les causes de déficit en vitamines K sont nombreuses : insuffisance hépatique, carences nutritionnelles et, surtout, surdosage de traitements anticoagulants utilisant une antivitamine K. L’écarine est également utilisée pour surveiller le temps de coagulation des patients traités par l’hirudine, anticoagulant extrait de la sangsue, prescrit aux patients allergiques à l’héparine. De même, la carinactivase 1, extraite du venin d’E. carinatus ; nécessitant la présence de calcium et l’intégrité du domaine Gla de la prothrombine, pourrait être employée pour la surveillance des traitements par anticoagulants oraux. L’activateur de prothrombine présent dans le venin de Pseudonaja textilis ; la Textarine®, est actif en l’absence de phospholipides. Cette propriété particulière est exploitée dans un test qui permet d’hydrolyser la prothrombine chez des patients atteints de lupus hémorragique produisant des anticorps contre les phospholipides.

161Le Protac®, extrait du venin d’Agkistrodon contortrix ; est utilisé pour activer artificiellement la protéine C afin d’en effectuer le dosage. La protéine C, glycoprotéine synthétisée par le foie, possède un double effet anticoagulant. D’une part, elle inhibe les facteurs V (proaccélérine) et VIII (facteur antihémophilique A) activés et, d’autre part, elle stimule la fibrinolyse. Le test au Protac® permet de vérifier l’intégrité de la protéine C dont les défaillances congénitales ou acquises sont à l’origine d’un grand nombre de thromboses spontanées, notamment des thrombophlébites superficielles et des thromboses artérielles.

162La botrocétine, extraite du venin de Bothrops jararaca, est un puissant agrégeant plaquettaire permettant le diagnostic de plusieurs maladies hémorragiques d’origine génétique dont la maladie de von Willebrandt et la dystrophic thrombocytaire hémorragique de Bernard et Soulier. La première est provoquée par le déficit en facteur von Willebrandt, associé au facteur VIII, indispensable à l’adhésion des plaquettes sanguines. À la différence des peptides utilisés habituellement pour doser le facteur de von Willebrandt comme la ristocétine qui n’en reconnaît que les polymères de haut poids moléculaire, la botrocétine se fixe sur toutes les conformations du facteur de von Willebrandt, quelle que soit leur structure dans le plasma. Cela permet un diagnostic plus sensible des différentes formes pathologiques de la maladie de von Willebrandt. La maladie de Bernard et Soulier est caractérisée par l’absence de glycoprotéine I sur la membrane plaquettaire et se traduit par une anomalie de leur adhésion. Le premier temps de l’hémostase est donc fortement perturbé et ces affections sont marquées par un temps de saignement prolongé.

163Les hémorragines des venins de certains Viperidae ont été proposées pour le dépistage des sujets atteints de fragilité capillaire congénitale ou acquise.

Utilisation en thérapeutique

164Les traitements à base de venin de serpent ont longtemps appartenu aux registres folkloriques ou mystiques. Naguère, le venin de Vipera aspis a servi contre la rage déclarée (1835), on a recouru aux venins de cobra ou de crotale dans le traitement de l’épilepsie (1908), des douleurs cancéreuses (1930) et aux venins de Viperidae dans le contrôle des hémorragies (1935). En dehors de cette dernière utilisation, encore en vigueur, toutes les autres ont été abandonnées, en raison de leur inefficacité et de leur danger.

165Les venins sont également préconisés en homéopathie dans diverses indications.

166Commercialisées à partir des années 1930, les préparations analgésiques contenant des venins de Naja ou de Crotalus durissus terrificus ont disparu dans les années 1960. Les effets indésirables étaient relativement importants, mais certaines mentionnaient des propriétés anti-oedémateuses, anti-inflammatoires, voire antitumorales. Leur principal avantage était d’éviter la dépendance que l’on observe avec les morphiniques. Outre que les propriétés des venins sur la sédation de la douleur étaient contestées par de nombreux praticiens, l’amélioration des autres traitements analgésiques a fait abandonner ces médicaments héroïques. Si les indications cancérologiques sont discutables, le bloc synaptique obtenu par les neurotoxines pourrait expliquer les effets antalgiques en rhumatologie par immobilisation de l’articulation.

167Ils ont également été prescrits comme anti-convulsifs.

168La notexine, qui est une neurotoxine pré-synaptique isolée de Notechis scutatus (Elapidae australien) détruisant les terminaisons nerveuses, est utilisée en traitement local pour éliminer les neurones altérés observés dans les myopathies congénitales et permettre ainsi une régénération à partir de cellules nerveuses saines.

169L’utilisation des venins comme agent hémostatique remonte à la fin duXVIIIe siècle, lorsque Fontana en 1767 a décrit les effets coagulants du venin de vipère. Les venins complets, plus ou moins dilués, d’Agkistrodon, de Notechis, de Cerastes ; de Naja et de Bothrops ont été employés pour tenter de traiter les hémorragies spontanées ou accidentelles dans l’hémophilie, les traumatismes ou encore diverses pathologies de l’hémostase. Une meilleure identification des composants du venin actifs sur la coagulation sanguine et, surtout, le développement des techniques de purification ont conduit à la commercialisation de plusieurs spécialités pharmaceutiques.

170Actuellement, la Reptilase® et la Bothropase®, enzymes thrombiniques homologues de la thrombine provenant du venin de Bothrops jararaca, sont commercialisées comme agents hémostatiques en traitement local. Leur importance en thérapeutique, réduite depuis le développement des traitements de substitution et l’utilisation de thrombine naturelle d’origine humaine ou bovine, pourrait redevenir réelle en raison des risques inhérents à ce type de thérapeutique, notamment à des contaminations par des agents infectieux non conventionnels (encéphalite spongiforme bovine), des virus de l’hépatite ou celui de l’immunodéficience humaine... L’absence d’immunogénicité croisée entre les différentes enzymes thrombiniques permet d’alterner leur utilisation.

171La batroxobine (Bothrops moojem) provoque le clivage du fibrinogène en fibrinopeptide A et permet la libération de fibrine I qui stimule les activateurs de plasminogène de l’endothélium vasculaire et active la protéine C. La friabilité de la fibrine formée par la batroxobine écarte tout risque de thromboses vasculaires. De plus, le taux de fibrinogène est abaissé par consommation et les effets anticoagulants de la plasmine et de la protéine C vont réduire la viscosité du sang et par conséquent les risques thromboemboliques. La bothrojaracine, extraite du venin de B. jararaca, inhibe partiellement la thrombine en bloquant les récepteurs du fibrinogène et de l’héparine, mais en laissant certaines propriétés catalytiques lui conférant un pouvoir antithrombotique. L’ancrod (Calloselasma rhodostoma, utilisé depuis longtemps comme hémostatique sous le nom d’Arvin®, est aujourd’hui proposé comme antithrombotique sous le nom de Viprinex®. Plusieurs de ces enzymes thrombiniques font actuellement l’objet d’essais cliniques prometteurs aux États-Unis, en Chine et au Brésil notamment. La limite de ce type de traitement pourrait être une genèse d’anticorps dirigés contre l’enzyme, souvent de haut poids moléculaire, lors d’une administration prolongée de celle-ci. Ce risque est désormais limité par le large éventail d’enzymes thrombiniques ayant une faible parenté immunologique.

172Le contrôle des thromboses bénéficie également de métallo-protéases possédant une activité fibrinolytique ou fibrinogénolytique. La fibrolase, extraite du venin d’Agkistrodon contortrix ; et l’activateur de plasminogène isolé du venin de Trimeresurus stejnegeri, le TSV-PA, pourraient être utilisés comme agents fibrinolytiques dans les embolies vasculaires. Ces deux molécules peuvent être produites par génie génétique sous forme recombinante.

173La thrombine est utilisée en chirurgie comme suture biologique pour obtenir l’adhésion de deux surfaces cellulaires. L’action catalytique de la thrombine sur le fibrinogène permet la polymérisation in situ de la fibrine avec les protéines tissulaires. Les risques de contamination de la thrombine naturelle font préférer les enzymes thrombiniques de venins de Viperidae. Le Vivostat® (batroxobine) est utilisé en chirurgie depuis 1995. La batroxobine est mise à incuber avec le sérum du patient. Le caillot de fibrine I est débarrassé de la batroxobine à pH acide, puis remis en solution avec un tampon neutre pour être appliqué sur la plaie où la polymérisation est immédiate. Ce type de suture biologique présente l’intérêt d’être diffus, résistant, rapide, résorbable et propre.

174L’inhibition de l’adhésion cellulaire provoquée par les désintégrines peut être mise à profit dans de nombreuses circonstances, notamment certaines pathologies thromboemboliques dues à l’agrégation plaquettaire. L’échistatine, extraite du venin d’Echis carinatus, est proposée sous le nom d’aggrastat (Tirofiban®) dans la prévention des thromboses au cours de la maladie angoreuse.

175La lébécétine, désintégrine extraite du venin de Macrovipera lebetina, fait l’objet de recherches expérimentales en vue d’une utilisation comme anticancéreux dans le mélanome notamment. L’éristostatine, une désintégrine extraite du Viperidae désertique Eristocophis macmahoni, ne présente pas d’action cytotoxique directe sur les métastases de mélanome malin mais elle induit une apoptose, c’est-à-dire une autodestruction prématurée de ces cellules par un mécanisme cytotoxique intrinsèque. La contortrostatine, isolée du crotale nord-américain Agkistrodon contortrix, inhibe l’adhésion de nombreuses cellules cancéreuses aux protéines de structure, ce qui les empêche de traverser les membranes basales et bloque leur dispersion dans l’organisme. Cette propriété est partagée par plusieurs désintégrines de Viperidae qui pourraient ainsi limiter le processus métastatique à l’origine de la dissémination des cellules cancéreuses dans l’organisme.

176À partir des venins de Bitis arietans et de Calloselasma rhodostoma, il a été possible de purifier du facteur VIII (facteur antihémophilique A), qui peut être administré à des hémophiles.

177Une substance de faible poids moléculaire isolée du Bothropsjararaca bloque la dégradation de la bradykinine qui est un vasodilatateur puissant. Cette molécule est aussi capable d’inhiber l’enzyme permettant la conversion de l’angiotensine I en angiotensine II, hormone vasoconstrictrice du système rénine-angiotensine-aldostérone. L’aldostérone provoque une rétention du sodium et une fuite du potassium, facteurs favorisant l’hypertension artérielle par augmentation du volume extracellulaire. Cette substance agit donc à deux niveaux : elle entraîne, d’une part, une chute du taux plasmatique de l’angiotensine II et de l’aldostérone, toutes deux impliquées dans l’élévation de la pression artérielle et, d’autre part, une élévation du taux de bradykinine. Les médicaments qui ont été synthétisés sur le modèle de cette molécule (Captropril®, Lopril®, Captolane®) réduisent le volume plasmatique et les résistances périphériques, principales causes de l’hypertension artérielle. De plus, ces médicaments ne présentent pas d’effet rebond, l’un des effets indésirables sérieux de ce type de traitement.

178La hyaluronidase est utilisée pour favoriser la diffusion des substances aqueuses dans les oedèmes et les hématomes. Elle a été proposée, en association avec des médicaments, pour en faciliter la pénétration au niveau de leur site d’action.

179Le facteur du venin de cobra, ou CVF, active deux fractions du complément, le C3 et le C5. L’activation du C3 est généralement plus importante et entraîne sa déplétion suite à une consommation accrue. Cette propriété est exploitée expérimentalement pour induire un état de tolérance lors de la transplantation de cellules hétérologues. L’administration de CVF vingt-quatre heures avant l’injection de myoblastes, cellules musculaires indifférenciées, permet leur survie et la colonisation de muscle atteint de dystrophic musculaire de Duchenne. En outre, des transplantations de xénogreffe, notamment de porc, ont été significativement prolongées chez les animaux préalablement traités par du CVF.

© IRD Éditions, 2002

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

Cette publication numérique est issue d’un traitement automatique par reconnaissance optique de caractères.
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search