Qu'est-ce que l'"électroma", le réseau bioélectrique du corps humain que les scientifiques commencent tout juste à étudier ?

Veronica Smink

BBC World News

Au cours des dernières décennies, une grande partie de la recherche scientifique visant à élucider le fonctionnement du corps humain s'est concentrée sur l'étude de trois systèmes clés : le génome, le protéome et le microbiome.

Au cours des dernières décennies, une grande partie de la recherche scientifique visant à élucider le fonctionnement du corps humain s'est concentrée sur l'étude de trois systèmes clés : le génome, le protéome et le microbiome.

Le premier est la séquence d'ADN que possède chaque organisme et qui contient toute son information génétique.

Le deuxième est l'ensemble des protéines qui composent les gènes, qui sont les "blocs de construction essentiels" de la vie.

Et le troisième est l'écosystème des micro-organismes qui vivent dans l'organisme et qui sont des déterminants de la santé.

Aujourd'hui, on commence à s'intéresser à un autre système fondamental pour la vie, non seulement chez l'homme, mais aussi chez les plantes et les animaux : le réseau bioélectrique qui fait fonctionner chaque organisme, que certains scientifiques ont commencé à appeler l'"électroma".

"Tout comme les signaux électriques sous-tendent les réseaux de communication du monde entier, nous découvrons qu'ils font de même dans notre corps : la bioélectricité est le moyen par lequel nos cellules communiquent entre elles", explique la scientifique Sally Adee, experte dans ce domaine et auteur du livre "We Are Electric", dans un récent article publié sur le site web de Nesta.

Selon Sally Adee - à qui certains attribuent le néologisme "electroma" - "il est difficile d'exagérer à quel point tous vos mouvements, perceptions et pensées, ainsi que les miens, sont contrôlés par l'électricité".

Comment cela fonctionne ?

Mustafa Djamgoz, professeur émérite de biologie du cancer à l'Imperial College de Londres, est l'un des premiers scientifiques à appliquer la bioélectricité au traitement de cette maladie.

Djamgoz, qui enseigne également la neurobiologie dans cette prestigieuse université britannique, étudie les processus bioélectriques dans le corps depuis des décennies et est depuis 2019 le corédacteur en chef de "Bioelectricity", la seule revue scientifique dédiée à ce domaine.

Mais avant de comprendre comment il utilise la bioélectricité pour traiter le cancer, BBC Mundo lui a demandé d'expliquer ce que c'est et comment ce courant est généré en nous.

"Tous les éléments que nous avons dans notre corps, par exemple le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et le zinc, passent par une réaction chimique qui provoque la séparation de leurs atomes, formant ce que l'on appelle des ions, qui sont des particules chargées électriquement", explique-t-il.

"Nos fluides corporels sont remplis de ces ions. Ceux de charge opposée s'attirent, ceux de même charge se repoussent. Et lorsqu'ils circulent dans notre corps, ils génèrent un courant".

L'expert souligne qu'il s'agit d'un courant de très faible puissance : seulement 70 millivolts (une pile AA ordinaire a 1 500 millivolts, compare-t-il).

Mais la bioélectricité du corps est essentielle à son fonctionnement, dit-il, car c'est par ces signaux électriques que les différentes parties du corps communiquent.

Une loi fondamentale

Djamgoz souligne que le réseau bioélectrique du corps fonctionne selon les mêmes principes fondamentaux que ceux qui s'appliquent à tous les circuits électriques, notamment la loi d'Ohm (qui stipule que la tension est équivalente au courant multiplié par la résistance).

La grande différence est que, alors que l'électricité traditionnelle se déplace le long d'un noyau conducteur à l'intérieur d'un fil, la bioélectricité est générée par des ions qui traversent la membrane cellulaire (l'enveloppe).

La membrane étant comme un sceau, pour pénétrer dans la cellule, les ions doivent passer par une sorte de porte : des protéines appelées "canaux ioniques", qui sont intégrées dans la membrane.

Lorsqu'ils traversent ces canaux, la conduction électrique a lieu.

L'expert trouve paradoxal que le système bioélectrique ait été beaucoup moins étudié que d'autres qui régissent le corps, par exemple le génome, car il est beaucoup moins difficile à comprendre.

"Nous avons 22 000 gènes et chaque personne a un patrimoine génétique différent, c'est pourquoi nous avons la médecine personnalisée. Mais en bioélectricité, il n'y a qu'une seule loi fondamentale, qui s'applique à tout le monde", explique-t-il.

Il souligne également que toutes les cellules et tous les tissus de notre corps - les neurones, les nerfs, les muscles, le cartilage, l'intestin, etc. - utilisent le même processus pour communiquer.

"Lorsque nous pensons aux propriétés électriques du corps, la première chose à laquelle nous pensons est le cerveau, le cœur et les muscles, mais la réalité est que même les microbes dans notre intestin, le système immunitaire et les cellules cancéreuses génèrent des signaux électriques", dit-il.

"La bioélectricité est vraiment l'une des forces ou l'un des mécanismes les plus fondamentaux de la nature", ajoute-t-il.

Cancer

Pour ce qui est de l'utilisation de la bioélectricité pour ralentir la progression du cancer, le traitement révolutionnaire mis au point par Djamgoz repose sur la façon dont les signaux électriques sont transmis dans le corps.

Comme nous l'avons mentionné, pour entrer et sortir des cellules, les ions - ou atomes chargés d'électricité - utilisent des canaux ioniques, des protéines situées dans les membranes des cellules. Ils fonctionnent comme des portes : lorsqu'ils s'ouvrent, l'ion peut passer.

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Dans le cas du cancer, qui est essentiellement une maladie qui survient lorsque les cellules se développent et se propagent de manière incontrôlée, ces canaux ioniques jouent un rôle fondamental, explique-t-il, car "ils contrôlent la prolifération et la migration des cellules".

Grâce à des recherches qui ont débuté dans les années 1990, l'expert et son équipe ont découvert un fait révélateur : les cellules cancéreuses deviennent agressives - c'est-à-dire qu'elles ont tendance à se multiplier et à se propager - lorsqu'elles sont "électriquement excitables".

"Les cellules cancéreuses génèrent un bourdonnement d'activité électrique, ce qui les rend hyperactives", explique-t-il.

Ce fait, dit-il, est très important, car "le problème du cancer n'est pas d'avoir une tumeur. Vous pouvez vivre avec une tumeur, tant qu'elle est locale. Le gros problème, c'est lorsque le cancer se propage, un processus que nous appelons métastase".

Le scientifique a découvert que la clé pour arrêter cette croissance hyperactive était de fermer les portes électriques de ces cellules. C'est-à-dire bloquer les canaux ioniques, plus précisément les canaux ioniques du sodium, qui sont responsables de l'"excitation électronique" qui favorise la croissance du cancer.

En utilisant des médicaments pour bloquer ces canaux, il a pu arrêter la prolifération et la propagation des cellules cancéreuses chez les animaux. Son prochain défi est de faire des tests chez l'homme, un processus beaucoup plus complexe.

Cependant, il dit avoir déjà des indications que la technique pourrait aussi fonctionner chez l'homme.

Fin 2022, William Brackenbury, expert en sciences biomédicales à l'université de York au Royaume-Uni et ancien doctorant de Djamgoz, a publié les résultats d'une étude épidémiologique qui a analysé les données de 53 000 patients atteints de cancer (de trois types : sein, prostate et côlon).

Environ 150 de ces patients souffraient également d'angine chronique, une maladie coronarienne traitée à l'aide d'un médicament appelé ranolazine, qui bloque les canaux ioniques sodiques dans les conditions de faible teneur en oxygène qui se produisent également dans les tumeurs en croissance.

Les travaux ont montré que les personnes prenant le bloqueur ont survécu en moyenne 60 % de plus que les autres patients atteints de cancer qui ne prenaient pas le médicament.

"Les médicaments comme la ranolazine peuvent convertir les cancers agressifs en un état bénin et non métastatique, permettant aux patients de vivre avec le cancer de façon chronique, comme le diabète. Cela élimine également les effets secondaires toxiques et indésirables de traitements tels que la chimiothérapie", explique l'expert de l'Imperial College.

Djamgoz a déjà fait breveter son traitement contre le cancer utilisant un bloqueur de canal ionique sodique dans plusieurs pays, dont le Royaume-Uni, le Japon, le Canada, l'Australie et les États-Unis.

Autres utilisations médicales

Mais le potentiel de la bioélectricité ne se limite pas à la guérison du cancer.

La même "excitation électronique" qui provoque la multiplication des cellules cancéreuses peut être utilisée dans un but positif : la guérison des blessures.

Comme l'explique Adee, on a découvert que les cellules de la peau "génèrent un champ électrique lorsqu'elles sont blessées".

"Le courant provenant de la plaie appelle les tissus environnants, attirant des auxiliaires tels que des agents de guérison, des macrophages pour nettoyer les dégâts et des cellules de réparation du tissu de collagène appelées fibroblastes", explique-t-il.

En 2012, le scientifique Richard Nuccitelli a réussi à mesurer le courant électrique des plaies et a constaté qu'il augmente en présence de la blessure, diminue au fur et à mesure de la cicatrisation et redevient indétectable lorsque la guérison est terminée.

Elle a également constaté que les personnes dont le courant de la plaie était faible guérissaient plus lentement que celles dont le courant de la plaie était "plus fort" et que la force du courant de la plaie diminue avec l'âge, émettant un signal deux fois moins fort chez les plus de 65 ans que chez les moins de 25 ans, indique-t-elle dans son article.

Cette découverte a conduit certains scientifiques à tenter de stimuler l'électricité naturelle du corps pour accélérer la cicatrisation des plaies.

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Deux études publiées au cours de la dernière décennie sur le traitement de l'une des plaies les plus difficiles à cicatriser, les escarres, qui touchent particulièrement les personnes alitées, ont montré que la stimulation électrique "doublait presque leur taux de guérison", indique Mme Adee, citant les travaux de Koel et Hoghton en 2014 et de Girgis et Duarte en 2018.

Elle souligne qu'il existe même des preuves que la même technique peut accélérer la guérison des os brisés.

Pourquoi n'est-elle pas utilisée ?

Mais la grande question est la suivante : si des recherches montrent déjà que la bioélectricité du corps peut être modifiée pour nous aider à guérir, pourquoi les médecins n'appliquent-ils pas ces techniques ?

Selon M. Djamgoz, les principales raisons sont au nombre de trois.

"Premièrement, la profession médicale est très conservatrice. Il faut beaucoup de temps pour que les idées changent. Si vous prenez, par exemple, le cas du cancer : nous le traitons encore à l'aide de la chimiothérapie, de la radiothérapie et de techniques et méthodes de traitement vieilles de plus de 50 ans", explique-t-il.

Ce conservatisme s'explique en partie par le fait que "nous avons affaire à la vie humaine", dit-il, et qu'il y a une crainte de faire des erreurs.

Mais dans la pratique, lorsque quelqu'un veut essayer "quelque chose qui sort des sentiers battus, la réaction instinctive est de s'y opposer".

"L'une des raisons pour lesquelles il n'y a pas plus de gens qui prennent des risques est qu'il n'y a pas de financement. Les gens veulent jouer la sécurité", explique-t-il.

Un deuxième facteur expliquant le manque d'investissement dans le domaine est d'ordre commercial, dit-il.

"Les grandes sociétés pharmaceutiques qui développent des médicaments coûteux ne veulent pas nécessairement de ce type de médicaments, qui sont bon marché.

La troisième et dernière raison énumérée par le professeur Djamgoz est plus curieuse : pour utiliser la bioélectricité, il faut comprendre un peu de physique et "le médecin ou le biologiste moyen a peur" de cette discipline scientifique, dit-il.

"Il y a presque comme un préjugé... ils disent 'mon Dieu, c'est de la physique, je n'y comprends rien'".

Adee cite une étude réalisée en 2019 par l'université Goethe en Allemagne et l'université du Nouveau-Mexique aux États-Unis qui "a constaté que l'idée que l'électricité est pertinente en biologie est encore trop nouvelle et contre-intuitive pour être largement acceptée".

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"Même lorsque les médecins en ont entendu parler, ils ne savent pas comment l'utiliser", ajoute-t-il.

Deux des scientifiques impliqués dans cette étude, qui s'est penchée sur les raisons pour lesquelles peu de chirurgiens orthopédiques utilisent la stimulation électrique pour guérir les fractures - "même si elle fonctionne si bien" - sont d'accord avec le professeur de l'Imperial College sur les deux premiers points.

Mais l'experte russe en médecine régénérative Liudmila Leppik et le chirurgien plastique et orthopédiste américano-argentin John Barker ont déclaré à BBC Mundo qu'ils ne pensaient pas que le manque de connaissances en physique des médecins était l'un des problèmes.

"Je pense qu'aucun d'entre nous, médecins, n'a une connaissance approfondie des mécanismes d'action de tous les médicaments que nous donnons aux patients, et pourtant nous les administrons tous les jours", a déclaré M. Barker, qui a travaillé pendant des décennies sur la stimulation électrique et qui est maintenant à la retraite.

Leppik déclare : "Le médecin et le biologiste moyens ont étudié la physique à l'université, et je pense qu'ils comprennent les bases de l'électricité. Mais ils comprennent également à quel point ils en savent peu sur les réactions cellulaires à l'électricité".

En ce sens, les travaux sur lesquels les deux hommes ont collaboré ont montré qu'il n'existe pas de directives claires précisant comment utiliser l'électricité dans un bureau ou sur une table d'opération.

On ne sait même pas s'il faut utiliser du courant continu ou alternatif, ni combien de temps il doit être appliqué et quelle doit être sa puissance.

Un autre facteur clé que l'étude a mis en évidence est qu'il n'existe toujours pas d'outils standardisés que les médecins peuvent utiliser avec leurs patients.

"Une question de temps

Malgré ces limites, les experts s'accordent sur l'énorme potentiel que recèle le domaine de la bioélectricité.

"C'est l'une des évolutions majeures qui est sur le point de se produire. C'est juste une question de temps", prédit Djamgoz, qui souligne que le financement de ce domaine scientifique est en augmentation.

Barker, quant à lui, prévient que si le potentiel est indéniable, la science n'a pas tendance à se développer de manière linéaire.

"L'électricité sert à soigner. Point final. Il y a beaucoup de recherches qui le prouvent. Mais il y a 40 ou 50 ans, nous savions aussi que les voitures électroniques présentaient de nombreux avantages, et pourtant il a fallu le fou Elon Musk, qui a parié en investissant dans cette industrie, pour changer le statu quo", observe-t-il.

L'expert estime que l'intérêt de l'utilisation de l'électricité à des fins médicales est susceptible de croître maintenant que "le domaine de la microélectronique explose".

"Je n'ai aucun doute sur le fait qu'il s'agira d'une percée. Il suffit de mettre au point un dispositif facile à utiliser".