Utilisation de l'Érythropoïétine pour améliorer les performances.
Introduction à l’EPO :
a) Présentation :
L’Erythropoïetine plus communément appelée EPO est une hormone produite naturellement mais en faible quantité par notre corps.
Cette hormone permet de stimuler la production de globules rouges et ainsi d’augmenter la capacité respiratoire. Son lieu de fabrication se situe au niveau des reins (80%) mais également au niveau du foie (20%), elle est sécrétée dès que la concentration sanguine en oxygène diminue.
Nous allons ainsi voir comment l’EPO agit dans notre corps, pourquoi les scientifiques ont-ils mis au point une EPO dite de synthèse et donc comprendre pourquoi cette hormone lorsqu’elle est injecté dans notre corps est considérée comme un produit dopant dans le domaine du sport.
b) Composition de l’EPO naturelle et de synthèse :
L’Erythropoïetine est une hormone de type glycoprotéïque, qui signifie qu’elle est composée d’un groupement oligosaccharide (un glucide) et d’une chaine polypeptidique.
Elle se compose de : - 165 acides aminés
- 3 chaînes glycolisées
- 30.4 kDa (kilo Dalton)
Elle est glycolisée a 40%.
Concernant l’EPO dite de synthèse, la plus connue étant la NESP (novel erythropoiesis stimulating protein), sa composition diffère de l’EPO naturelle.
En effet elle se compose de : - 165 acides aminés dont 5 mutés
- 5 chaînes glycolisées
- 37.1 kDa
Elle est glycolisée a 51 %.
Il est important de remarquer les différences de ces 2 hormones car cela aura des conséquences au niveau cellulaire.
1/ Action de l’hormone au niveau cellulaire :
a) Action de l’EPO naturelle :
• Tout d’abord il est important de définir ce qu’est une hormone.
Une hormone est un messager chimique émis par des cellules sécrétrices qui transmet son information à distance à d’autres cellules appelées cellules cibles qui sont pourvues de récepteurs spécifiques a cette hormone.
De plus, une hormone agit à faible concentration.
L’EPO naturelle après sa sécrétion par le rein (voir le foie) lorsque la quantité d’oxygène diminue (lors d’une insuffisance en globules rouges ou lorsque le corps s’expose a une forte altitude), va agir sur la moelle osseuse en ayant pour objectif de stimuler la production des Erythrocytes communément appelés Globules Rouges.
Ces érythrocytes ont pour but principal de transporter les molécules d’oxygène que nous respirons.
Pour y arriver, ces cellules sont remplies d’une protéine appelée Hémoglobine permettant de transporter l’oxygène que nous inspirons afin de l’amener a chaque cellule de notre corps.
Cependant les érythrocytes ne sont pas éternels et chaque jour, environ 100 milliards de globules rouges sont détruits dans notre corps, et la moelle osseuse (lieu de production des érythrocytes) doit constamment en produire de nouveaux.
Lorsque l’EPO arrive à l’intérieur de la moelle osseuse (son lieu de réception), elle se fixe sur des érythrocytes en cours de développement (lorsque la production d’hémoglobine n’est pas activée, les érythrocytes sont appelées CFU-E, colony forming unit) grâce à un récepteur (protéine spécifique) appelée dans le cas présent, EPOR.
Ensuite, la liaison EPO-EPOR va entrainer une succession de réactions en chaîne à l’intérieur de l’érythrocyte afin d’aboutir a une multiplication de la cellule.
Une fois arrivées a maturité, les érythrocytes ainsi multipliées sont relâchées dans la circulation sanguine.
Cela entraine donc une plus grosse quantité d’hémoglobine, donc une possibilité de transporter plus d’oxygène et donc d’avoir plus d’énergie.
Ainsi l’EPO est donc une hormone naturelle sécrété en parti par le rein, ayant pour but de stimuler la production de cellules érythrocytes (globules rouges) et donc un gain d’énergie.
Action de l'EPO naturelle.
Schéma présentant l'action de l'EPO sur les futurs globules rouges.
b) La NESP :
Lorsque les chercheurs ont compris l’avantage que permettait l’EPO, ils ont eu l’idée de créer une EPO de synthèse car la production de cette hormone dans le corps était bien trop infime, ils voulaient ainsi exploiter cette petite « merveille » en créant des molécules RHuEPO dont la plus utilisée est la NESP ( novel erhythropoiesis stimulating protein).
Ainsi, comme vu en introduction, la NESP est légèrement différente de l’EPO naturelle.
En effet, la différence majeure est le nombre de chaînes glycolisées.
Pour comprendre cette différence, il faut nous poser la question : Comment crée t-on l’EPO de synthèse ?
L’hormone de synthèse est créée par génie génétique ou transgénèse.
Cette technique permet d’introduire un gène étranger à l’intérieur d’une cellule.
Une fois placée dans un environnement approprié, la cellule va se multiplier jusqu’à former une culture de cellules fabriquant toutes, en plus de leur propres protéines, la protéine étrangère.
En effet, la NESP est une protéine recombinante, c'est-à-dire que le gène humain codant pour une protéine est introduit chez un individu appelé « hote » , dans le cas de l’EPO, le gène est introduit à l’intérieur de cellules de hamster, industriellement.
Comme nous l’avons constaté en introduction, la NESP ne possède pas le même nombre de chaines glycosilée que l’EPO naturelle.
En effet, la NESP est composée de 51% de chaînes glycosilées (5 chaînes) contrairement à l’EPO naturelle qui elle, est constitué de 41% de chaînes glycosilées ( 3 chaînes).
Si nous nous rappelons ce que nous avons vu en a), l’EPO agit a distance de son lieu de fabrication et se fixe à un récepteur appelé EPOR.
Plus la molécule est glycosylée, moins il y a d’affinité entre l’EPO et l’EPOR.
Donc le NESP a une vitesse de liaison avec l’EPOR inférieure à celle de l’EPO.
L’EPO est à peu près 5 fois plus rapide que le NESP pour s’associer avec l’epo-r. Comme l’EPO a une vitesse d’association plus rapide, il y a plus d’EPO internalisé par unité de temps, et donc le taux de dégradation de l’EPO par unité de temps est supérieure à celui du NESP. Sa demi-vie est inversement proportionnelle à la vitesse d’association, laquelle dépend des chaînes glycosylées.
Action de l'EPO de synthèse.
2/ Action de l’hormone au niveau de l’organisme :
L’EPO, en agissant au niveau cellulaire, va permettre au sportif de modifier beaucoup de paramètres dans son organisme.
Au niveau de l’organisme, l’effet premier, étant le plus recherché par les sportifs, est l’augmentation de la capacité de transport d’oxygène dans le sang et l’augmentation de la VO2 max.
En effet, l’hormone en augmentant la production de globules rouges et donc en augmentant le nombre d’hémoglobine va augmenter la capacité de transport d’oxygène de ces derniers.
Alors l’organisme pourra augmenter sa capacité de transport d’oxygène à travers son système sanguin.
Ainsi, son taux d’hématocrite (Taux de globules rouge par rapport au taux de sang dans le corps), après injection d’EPO synthétique pourra passer de 45 % à 65 %.
De plus, l’EPO permet de ralentir l’apparition d’acide lactique (produit par les cellules au cours d’un travail musculaire intense quand l’oxygène vient a manquer, il est responsable des courbatures).
3/Différentes utilisations de l’EPO :
a) Utilisation de l’EPO à des fins de dopage :
Les bienfaits qu’apporte l’EPO ne pouvaient échapper au milieu sportif.
Ainsi, l’hormone, en augmentant le taux d’hématocrite permet comme vu précédemment d’accroitre la quantité d’oxygène présent dans l’organisme.
Alors, il est donc normal que le monde du sport ait été attiré, notamment en cyclisme ou en athlétisme.
Initialement, pour obtenir les bienfaits de l’EPO, les sportifs optaient pour un entrainement en altitude ou des chambres hypoxiques (où le taux d’oxygène était faible).
Ainsi, lorsque le taux d’oxygène dans l’air était faible, la production d’EPO naturelle au sein de l’organisme s’activaient et permettaient au sportif d’accroitre son nombre de globules rouges.
Cependant après la découverte de l’EPO synthétique les sportifs se mirent à prendre l’hormone par transfusion sanguine afin de ressentir les effets de l’EPO continuellement et ainsi d’augmenter la performance de leur corps face à l’effort.
En effet, d’après les analyses, les sportifs arrivent à augmenter leur performances de 15 à 25 % ce qui représente une amélioration incroyable sur leur véritable niveau.
Toutefois, l’EPO de synthèse n’étant pas une copie conforme de l’EPO naturelle, la fréquence d’injonctions d’hormones doit être répétée plusieurs fois par semaine afin d’obtenir une réelle amélioration de sa performance.
Ce qui ces dix dernières années, n’a pas cesser d’augmenter, les records ne se sont jamais succédées aussi rapidement, l’EPO semble donc être devenue la méthode principale dans le but de vouloir à tout prix rechercher la performance.
Cependant, l’EPO, utilisée à des fins de dopage, est aujourd’hui sanctionnée par la loi.
En effet, de nombreux coureurs se sont vu enlevés leur titre à cause du fait qu’il ait été soumis à un traitement frauduleux.
Aussi, l’EPO ne montre pas la réelle performance du sportif,dans le cas de notre TPE,du sprinteur, et il entraine des effets secondaires très indésirables dont nous parlerons dans les parties suivantes.
Athanasi Tsoumeleka, athlète grecque et championne du monde en 2004, controlée positive à l'érythropoïetine.
b) Utilisation de l’EPO à des fins thérapeutiques :
Cette hormone bienfaitrice, lorsque les chercheurs découvrirent ses actions au niveau de l’organisme ont constaté qu’elle permettait à l’homme d’avoir un meilleur apport d’oxygène et donc en quelque sorte une meilleure « santé ».
L’idée de créer une EPO synthétique vint donc d’elle-même.
L’EPO fut donc en premier lieu utilisé dans le milieu médical, elle fut administré au patients souffrant d’anémie, qu’elle soit due à une atteinte du rein (le principal lieu de production de l’hormone), à certaines chimiothérapies, ou encore à l’utilisation de la zivoudine dans les cas de SIDA.
L’hormone permis donc à ces patients qui jusqu'à lors souffrait de capacité physique réduite, de grande fatigue, de maux de têtes ou encore d’un manque de souffle de retrouver une vie a peu près normal qui auparavant leur était impossible.
4/ Les Effets Secondaires de l’EPO :
Nous avons pu voir que l’EPO comportait un nombre d’avantages et d’effets positifs incroyable. Cependant, chaque chose à ses défauts et l’EPO en possède grandement.
Ainsi, lorsque l’on suit un traitement à l’EPO de synthèse, cela peut engendrer des conséquences graves voir mortelles.
En effet, l’injection d’EPO dans le corps peut parfois élever le taux d’hématocrite dans le sang à 65% au lieu de 45 % habituellement.
Cela s’explique au niveau de l’organisme.
En effet, nos vaisseaux sanguins sont conçus pour laisser passer du sang à un pourcentage précis d’hématocrites.
Cependant, en augmentant fortement la production de globules rouge, l’EPO rend la progression du sang dans le corps difficile car du fait que le taux d’hématocrites soit élevé, le sang se transforme en une pâte visqueuse et épaisse susceptible d’engendrer la formation de caillots et de thromboses au niveau des vaisseaux sanguins (principalement les petites artères et les artères cérébrales).
Ainsi, certains sportifs doivent se relever la nuit pour faire des pompes dans un but de fluidification de leur sang, de plus, ils doivent également absorber des substances ayant des propriétés fluidifiantes.
Les effets néfastes de l’EPO de synthèse peuvent se traduire par des effets à court termes très nocifs sur la santé tels que les infarctus cérébraux, les hypertensions artérielle, les infarctus myocardiques, les embolies pulmonaires, les thromboses et malheureusement parfois, la mort subite du sportif(en l’espace d’un an entre 1989 et 1990, 17 sportifs seraient mort à cause de la prise d’EPO).
De plus, sur le long terme, l’EPO entraine parfois des dérèglements des mécanismes naturels de régulation de la production des globules rouges, des contractions de maladies auto-immunes, c'est-à-dire que le corps sécrète des anticorps anti-EPO où encore le développement de certains types de cancers rénaux.
Il peut également y avoir des risques de VIH si les aiguilles de transfusion sont partagées.
Conclusion :
En conclusion de cette sous partie, nous avons pu voir que l'EPO est une hormone possèdant une structure complexe , créé en quantité infime dans notre corps et qui permet de stimuler la production des celules erythrocytes (globules rouges).
Cette multiplication des globules rouges entraine une augmentation du taux d'hémoglobine c'est à dire une augmentation de la capacité au transport de l'oxygène à travers les tissus sanguins. Ces mécanismes intra-cellulaires vont donc permettre au corps d'avoir une meilleur oxygènation et donc une meilleure VO2 Max.
Puisque le corps ne produit que très peu d'hémoglobine et dans certaines conditions(lorsque le taux d'oxygène est bas), les scientifiques ont mis un point une EPO de synthèse ayant les mêmes propriétés que l'EPO naturelle. Cette hormone de synthèse est donc en relation avec le monde du sport car ces dernieres années, de nombreux sportifs se sont mis à s'injecter cette substance afin d'en tirer profit, c'est à dire pouvoir avoir une meilleur respiration, un gain d'énergie et une meilleur résistance à l'effort.
Cependant l'EPO de synthèse est une substance dopante interdite dans le milieu du sport car elle ne montre pas le réel niveau du sportif et présente des effets secondaires importants voir catastrophiques sur le long terme comme sur le court terme.