III. MEDECINE ET SANTE

III.1. Gérance de la douleur et de l’inflammation

La MorphineUtilisée des le début des années 1800 pour combattre la douleur, la morphine était extraite de l’opium brute. Le phramacien Hongrois, Janos Kabay, révolutiona la production de morphine dans les années 1920 en l’extrayant non seulement du bourgon du pavot mais aussi de la tige du pavot. Une investigation plus complète de la morphine permit de déterminer sa structure chimique en 1923, de façcon à pouvoir synthétiser un puissant analgésique dépourvu de propriétés indésirables comme une addiction ou des problèmes respiratoires. La compréhension du fonctionnement d’une substance naturelle sur le corps humain permit de produire la morphine de façon synthétique. Par la suite, des médicaments moins dangereux furent créés comme la nalorphine and naloxone en 1961.

L’Aspirine En 1890, l’acide salicylique était fabriqué et utilisé comme un moyen peu coûteux et effectif de soulager les inflammations de la polyarthrite rhumatoïde, malgré des effets secondaires désagréables (nausée, catarrhe gastrique). L’acide salicylique (ou aspirine) fut synthétisée en 1897 par le chimiste Allemand Felix Hoffmann à Bayer et testée phamacologiquement par Heinrich Dreser. La production démarra en 1899 et les premiers cachets furent vendus en 1900. L’aspirine devint très vite extrêmement populaire en raison de ses effets secondaires moins nombreux que ceux de l’acide salicylique. L’aspirine, le premier médicament à être produit à l’échelle industrielle, est encore fabriquée en grandes quantités de nos jours. L’aspirine était principalement utilisée comme médicament pour lutter contre les maux de têtes jusque dans le milieu des années 1980, quand ses effets bénéfiques pour la prévention des crises cardiaques furent découverts.

La CortisoneDans les années 1940, des études menées sur les glandes du cortex surrénalien permirent de confirmer que certaines hormones naturelles (aussi appelées stéroïdes) avaient des propriétés anti-inflammatoires. D’abord isolée d’une source naturelle en 1936, la cortisone fut ensuite synthétisée par l’Américain Lewis Hastings Sarett en 1948. La cortisone fut rapidement manufacturée à l’échelle commerciale l’année suivant, en raison de ses effects miraculeux sur la polyarthrite rhumatoïde. Les études cliniques qui s’en suivirent montrèrent que la cortisone ne permettait pas de traiter la polyarthrite et engendrait des effets secondaires très importants, mais pouvait avoir des effets bénéfiques pour les traitements de l’asthme et des allergies. Des études plus approfondies de la synthèse des stéroïdespermirent la fabrication de la prednisone, de la prednisolone, et de la dexamethasone qui s’avérèrent être de meilleurs anti-inflammatoires présentant moins d’effets secondaires.

L’ acid salicylique

La tombe de Janos Kabay à Budapest,

Hongrie

Lewis Hastings Sarett

Déformité des mains due à l’inflammation

des articulations

III. MEDICINE ET SANTE

III.2. Médicaments psychothérapeutiques

La Chlorpromazine La Chlorpromazine (Thorazine, Hibernal) fut d’abord utilisée pour le traitement de la schizophrénie en 1954, après avoir été créée comme un antihistaminique anti-allergique. Cette nouvelle thérapie s’avéra être extrêmement effective et annonça le début de l’ère moderne des traitements antipsychotiques. Le contrôle des maladies mentales par la prise de médicaments très bientôt supplanta les méthodes utilisées précédemment, telles que les électrochocs, les chocs d’insuline, la lobotomie préfrontale (un traitement chirurgical consistant à déconnecter les hémisphères préfrontaux du cerveau), et finalement permis une réduction du nombre d’institutionalisations au niveau mondial. Plus tard, la recherche permit de faire la lumière sur le mécanisme pharmacologique de la chlorpromazine ainsi que le développement de nombreuses autres médicaments anti-psychotiques, telles que l’Haloperidole et l’Olanzapine.

Les antidépresseurs tricycliquesEn 1958, l’étude clinique de l’Imipramine, un médicament développé à l’origine comme un antipsychotique s’avéra avoir des propriétés d’antidépresseur. Il fonctionne thérapeutiquement en affectant l’activité des neurotransmetteurs dans le cerveau. Les nombreux médicaments de cette catégorie qui s’ensuivirent devinrent connues sous le nom d’antidépresseurs tricycliques. Ces antidépresseurs devinrent très vite les médicaments standards pour le traitement de cette maladie très handicapante.

Les BenzodiazepinesEn 1959, la Chlordiazépoxide (Librium) fut lancée comme une nouvelle catégorie de médicaments efficaces contre l’anxiété, les benzodiazépines. Ce médicament et ses dérivatifs remplacèrent rapidement les barbiturqiues et le Méprobamate, un médicament anxiolytique modérément efficace découvert en 1950, et furent dès lors considérés comme les médicaments les plus efficaces dans ce domaine. Les benzodiazépines les plus sûres et les mieux tolérées par le corps humain s’avérèrent être aussi de puissants agents hypnotiques des relaxants musculaires et une source de traitement pour l’épilepsie.

L’apparition des symptoms de la

dépression après accouchement

Images du film: Vol au-dessus d’un nid de coucous (1975),qui décrit les effets désastreux des maladies mentales

Neurotransmetteurs dans le cerveau

III. MEDECINE ET SANTE

III.3. Les Hormones et les régulateurs d’hormones

L’InsulineL’Insuline, une hormone protéique produite par des cellules spéciales du pancréas, contrôle le niveau de sucre dans le sang (glucose) du corps human. Le manque d’insuline est à l’origine du développment du diabete de type 1, une maladie considérée mortelle jusqu’au début des années 1920. En 1921, deux jeunes médecins Canadiens, Frederick Banting et Charles H. Best isolèrent et purifièrent un nouvel extrait du pancréas bovin sous forme injectable. Leur premier patient était un jeune garçon mourant de 14 ans qui venait de sortir de l’hôpital après un séjour de quelques semaines. L’Insuline fut ensuite manufacturée à partir du pancréas bovin par la compagnie Eli Lilly en 1922. Le premier échantillon d’insuline préparé à partir de source humaine en utilisant la technqiue de recombinaison d’ADN fut produit en 1982.

La TestostéroneLa Testostérone est responsable du développment des organes sexuelles mâles et des caractères secondaires. C’est une hormone stéroïde structuralement similaire au cholestérol. La Testostérone fut d’abord synthétisée à partir du cholestérol en 1935 pour traiter les maladies dues à des déficiences hormonales. La Testostérone peut maintenant être fabriquée par des modification chimiques et microbiologiques de composés naturels.

Progestatifs, oestrogènes et contraceptifs orauxDans les années 1930, deux hormones femelles furent isolées et produites à prtir de sources naturelles, à savoir l’urine de juments en gestation et de racines sucrées du Mexique. On découvra que les progestatifs (progestérone, hormone lutéale) permettent de maintenir la gestation et que les oestrogènes (hormones folliculaires) peuvent modifier les cycles menstruels. Dans les années 1950, les formes synthétiques de ces furent étudiées. Leurs excellentes qualités de contraceptifs conduisirent au développment des contraceptifs oraux (la pillule contraceptive) pour les femmes. L’Enovid, mis sur le marché aux Etats-Unis en 1960, fut la pemière pillule contraceptive à contenir un mélange d’oestrogènes et de progestatifs pour maximaliser son efficacité.

III.4. Les agents gastro-intestinaux

L’évolution de la thérapie de l’ulcèreEn 1972, James Black, un pharmacologiste Ecossais, et ses collègues de la compagnie Smith, Kline & French firent la lumière sur l’origine de l’excès de secrétions acides dans l’estomac. Ce genre de recherche pharmaceutique est maintenant connue sous le nom de “conception rationnelle de médicaments”. Dès 1976, ils développèrent le médicament Cimétidine (Tagamet) qui inhibe les secrétions acides gastriques tout en ayant des effets secondaires minimes. Son usage très répandu pour le traitement des ulcères gastriques a permis de réduire très nettement le nombre d’opération chirurgicales. Tagamet devint très rapidement le médicament le plus souvent prescrit par les médecins.

Frederick Banting et Charles H. Best dans une

peinture

III. MEDECINE ET SANTE

III.5. Les tests médicaux et le diagnostique des maladies

Les technologies d’imagerie médicalesLes appareils tels que les machines de radiographie et les scanners d’IRM (Imagerie par Résonace Magnétqiue), révolutionaires au moment de leur découverte, font maintenant partis de la routine du diognostique médical et des soins. Wilhelm Konrad Roentgen, le physicien Allemenad qui découvrit les rayons X en 1895, fut le premier à produire une image des os de la main de son épouse. Dès 1900, chaque grand hôpital disposait d’une machine de radiographie. La technologie de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) était utilisée pour déterminer les structures chimiques dans les années 1970. Les scanners d’Imagerie par Résonance Magnétique furent approvés pour utilisation sur l’être humain en 1985. Les agents de contraste chimiques et les émulsions pour des films photographiques spéciaux améliorèrent très nettement la qualité des radiographies, des scans CT (Images radiographiques en trois dimensions, tomographie par ordinateur), des images d’IRM et des sonogrames.

Les Isotopes médicauxL’imagerie médicale a très nettement profité de l’aide apportée par les isotopes médicaux pour la détermination des fonctions des organes internes, après la recherche innovatrice du Hongrois Georg Hevesy, lauréat du Prix Nobel en 1943. En 1935, Hevesy élucida le mécanisme du métabolisme du phosphore en utilisant des nucléides radioactifs. Les composés sont labelisés avec des isotopes radioactifs (tels que le technetium-99 et le thallium-201) ou radio-opacifiants (tels que les composés du barium et de l’iode). Les composés labelisés avec des isotopes radioactifs peuvent être suivis à travers le corps grâce à des caméras pouvant détecter les rayons gamma, de façon à donner des imagestrès utiles des organes dans lesquels les isotopes avaient été transportés. Les diagnostiques médicaux basés sur les isotopes médicaux incluent la détection des tumeurs, le diognostique des maladies du foie et les tests de stress pour la fonction cardiaque.

Le Développement des dosages chimiquesDe nos jours, les conditions médicales sont déterminées en étudiant les marqueurs de maladie, ou les résidus de médicaments détectés par des moyens chimiques dans le sang, les urines, les fèces, la salive et la sueur. Les analyses de laboratoire, les équipements d’analyse basés sur des ordinateurs sophistiqués et même les tests médicaux faits à la maison, tous measurent des réactions chimiques fondamentales. Au début du 19ième siècle, les diagnostiques étaient fondé sur l’observation In the early 19th century, diagnoses was based on observing clinical symptoms; if a patient responded positively to a disease-specific treatment, then he or she must have the disease. Diagnostic testing began in 1882 when Paul Ehrlich observed that only the presence of typhoid bacillus (as identified by a certain dye) could prove a diagnosis of typhoid fever. Before, the diagnosis was based on the color of the patient’s skin. L’Evolution du suivi médical personnel

Simplified at-home test kits facilitate the personal monitoring of human health. For example, diabetic patients once had to visit a laboratory to determine if sugar was present in their urine. In 1941, Miles Laboratories introduced the first convenient sugar-in-urine assay for home use. Although difficult to develop, dip-and-read urine tests were finally introduced in 1956. In the 1960s, the first portable, battery-operated blood glucose meter was introduced to work with chemical sticks to detect the glucose, considerably improving the quality of life for diabetic patients. In the 1970s and 1980s, home-use diagnostic kits for fecal occult blood, ovulation, pregnancy, and strep were introduced.

La main transilluminée de Mme.Roentgen

III. MEDECINE ET SANTE

III.6. Les Médicaments anti-infectieux

Le Salvarsan et Le ProntosilPaul Ehrlich, un bactériologiste Allemand, étudia les composés à base d’arsenique en raison de leurs propriétés antibactériales et inventa le Salvarsan en 1909 pour traiter efficacement la syphilis, une maladies sexuellement transmise et mortelle. Son approche fut suivie par d’autres chercheurs dans la découverte de composés actifs pour la lutte contre des maladies infectieuses. Le premier médicament sulfuré, le Prontosil, qui avait été précédemment utilisé comme colorant pour le textile, fut découvert en 1932 quand des chimistes cherchaient un médicament antibactérial qui pourait traiter les infections mortelles dues aux streptocoques, une des causes des pneumonies chroniques. Cette découverte fut si importante que le biochimiste Allemand Gerhard Domagk reçu le prix Nobel de médecine en 1939 pour ses travaux dans ce domaine. L’agent antibactérial actif du Prontosil fut identifié plus tard comme étant le sulphanilamide. Plusieurs autres antibiotiques furent ensuite créés à partir de cet agent, notamment la sulphapyridine en 1938. Les médicaments sulfurés obtinrent un très net succès dans la diminution du taux de motalité de la pneumonie lobaire dans les années 1940 et permirent de sauver des millions de vies. Leur importance déclina seulement avec l’arrivée de la Pénicilline.

La pénicillineEn 1928, Le bactériologiste Ecossais, Alexander Fleming, découvrit une puissante substance capable de tuer les bactéries, qu’il avait extraite d’une moisissure naturelle (Penicillium notatum). La Pénicilline, un médicament basé sur cette substance naturelle, fut créée durant un grand projet de guerre en 1943; elle permit de réduire de façon dramatique les infections et les amputations parmi les soldats blessés dans les armées Américaines et Britanniques pendant toute la seconde guerre mondiale. Cette Pénicilline naturelle était si coûteuse et rare qu’elle devait être recyclée à partir des urines des patients traités. Des chimistes essayèrent une nouvelle méthode de synthèse: Manufacturer artificiellement la substance naturelle sur laquelle le médicament était basé. La structure chimique de la Pénicilline fut déterminée par la chercheuse Britannique, Dorothy Crowfoot Hodgkin dans les années 1940, ce qui permit sa synthèse. Dès 1957, plusieurs compagnies pharmaceutiques synthétisèrent et produirent ce médicament à l’échelle commerciale. Leur succès annonça le début de l’ère moderne de la thérapie par therapy.

Le Zidovudine (AZT)Le Zidovudine (AZT) fut admis aux Etats-Unis comme traitement contre l’infection par le virus d’auto-immuno-déficience (AIDS) en 1987. Ce médicament fut d’abord synthétisé en 1964, mais s’était avéré inefficace dans le traitement chimiothérapique du cancer. Il fut donc abandonné juqu’en 1986, quand son action contre les rétroviruses fut découverte par un groupe de chercheurs Américains. L’AZT et autres médicaments nucléosidiques semblables empêchent la réplication du virus en ciblant certaines de ses enzymes. En raison du développement rapide de la résistance du virus aux médicaments, le traitement de l’AIDS ne peut plus être basé sur un seul médicament.

Le Prontosil

Penicillium notatum

Zidovudine

Alexander Fleming

Gerhard Domagk La bactérie Streptococcus

Cristaux de Zidovudine

III. MEDECINE ET SANTE

III.7. La Gérance des troubles cardiovasculaires

La régulation des battements du coeurLa faculté de l’anesthésique locale, Procaine, de réguler les battements du coeur (aussi appelée action anti-arythmique) fut découverte dans les années 1930. Ce genre de traitement pharmaceutical est complexe et peut être assez difficile parceque les médicaments qui bloquent l’arythmie peuvent aussi être la cause de l’arythmie dans certaines conditions. Procaine fut le premier parmi plussieurs médicaments à être éventuellement approuvés pour cet usage. Procaine permet de contrôler les protéines des membranes cellulaires connues sous le nom de canaux sodiques. Après Procaine, de nombreux médicaments suivirent tels que les beta-bloquants et des médicaments antagonistes des canaux calciques et potassiques.

Le traitement de l’insuffisance cardiaqueLes glucosides digitalines, un groupe de composés qui se trouvent à l’état naturel dans un grand nombre de plantes, ont été utilisés pour traiter des insuffisances cardiaques pendant des siècles. Après avoir identifier leur mode d’action sur la force de contraction du coeur, la Digoxine ft extraite des feuilles de la digitale grecque (Digitalis lanata) et approuvée en 1954 pour le traitement de la fibrillation auriculaire et de l’insuffisance cardiaque congestive. Il fut ensuite découvert que les médicaments pour l’hypertension peuvent aussi traiter l’insuffisance cardiaque.

Le traitement et dissolution des caillots de sangL’Héparine un produit naturel isolé à partir de foies d’animaux, fut d’abord utilisée pour empêcher les phlébites (caillots de sang) pendant les transfusions de sang en 1935, et rapidement après devint l’anticoagulant (aussi apelé fluidifiant du sang) le plus souvent utilisé. L’Héparine empêche aussi la formation de caillots pendant les opérations du coeur et des artères. Wafarin (Coumadin), un anticoagulant oral qui permet d’éviter les accident vasculaires cérébraux et de traiter les crises cardiaques et les phlébite fit approuvé en 1955. Pendant les années 1970, on déouvrit qu’après même qu’ils se soient formés, les caillots de sang pouvaient être traités avec des thrombolytiques. L’utilisation de l’activité enzymatique pour dissoudre les caillots de sang conduisit au développement de l’Urokinase (1977), de la Streptokinase (1978), et de la protéine génétiquement modifiée à partir de plasminogène tissulaire recombinant: tPA (1987).

Le contrôle du taux sanguin de cholestérolL’accumulation et le dépôt de cholestérol dans les artères (artériosclérose) est une des causes majeures des maladies coronariennes et des accident vasculaires cérébraux. La Lovastatine (Mevacor) qui contrôle le taux sanguin de cholestérol (activité hypolipémiante) en empêchant une enzyme d’être changée en mévalonate, un composé qui apparaît dans une première étape cruciale de la biosytnthèse du cholestérol, fut approuvée en 1987. Par la suite des médicaments plus efficaces, tels que la Simvastatine et l’Atorvastatine, ont révolutionés le traitement des taux élevés de lipides dans le sang (hyperlipidémie) de part leur grande efficacité et le fait qu’ils sont bien tolérés.

Artériosclérose

III. MEDECINE ET SANTE

III.8. Le Traitement chimiothérapique du cancer

L’évolution de la chimiothérapie du cancerL’itilisation de composés chimiques pour traiter le cancer (Chimiothérapie) commença en 1942 avec l’utilisation clinique des azotes moutardes par Louis S. Goodman et Alfred Gilman. Des médicaments qui bloquent la production d’acide folic (ausi appelés antimétabolites) furent aussi développés. L’Aminoptérine (1947) Eetait efficace contre la leucémie, malheureusement ses effets secondaires néfastes sur les globules blancs ont très rapidement conduit à son replacement par le Methotrexate. Dans les années1950, George Hitchings et Charles Heidelberger développèrent l’antimétabolite Mercaptopurine pour le traitement de la leucémie et le Fluorouracil pour les tumeurs gastrointestinales et le cancer du sein.

Les médicaments cytotoxiquesLes médicaments cytotoxiques (médicaments qui détruisent ou empoisonnent les cellules) furent extraits de plantes et furent d’abord utilisés dans le traitement chimiothérapeutique du cancer en 1963. Ces médicaments anti-cancéreux fonctionnent sur le principe que les cellules qui prolifèrent rapidement, telles que les cellule néoplastes (or cancéreuses), sont plus susceptibles aux dommages causés par les médicaments cytotoxiques. Plusieurs variations de ces médicaments telles que l’alcaloïde de la pervenche (Vincristine et Vinblastine) extraits des pervenches et la Podaphylotoxine extraite du podophylle pelté furent développées en 1970. Le Taxol fut extrait de l’if du Pacifique en 1971 et développé pour le traitement des cancers du sein et des poumons à des stades avancés au début des années 1990.

Le TamoxifèneLe Tamoxifène, une molécule synthétique développée en 1971, fut introduite en 1977 comme traitement du cancer du sein par son action de ralentissement de la croissance des tumeurs liées aux oestrogènes. Un taux élevé d’oestrogènes favorise la prolifération des cellules dans le tissue mammaire. La chimiothérapie basée sur le Tamoxifène permet de bloquer ces hormones naturelles qui stimulent la croissance de la tumeur cancereuse. Le Mégestrol est un dérivé synthétique d’une hormone stéroïde naturelle, la progestérone qui fonctione de façon semblable dans le traitement des cancers du sein récurrents.

Image mammographique d’une tumeur du

sein

Evaluation personnel de la poitrine favorise

le diagnostic précoce

III. MEDECINE ET SANTE

III.9. Les Nouveaux matériaux pour les soins de santé

Les prothèses et les dispositifs médicauxLes prothèses, organes et articulations artificiels modernes, les lentilles de contact, les prothèses auditives et tous les biomatériaux qui sont conçus à partir de plastiques spéciaux et autres matériaux d’avant-garde ont tous été produits grâce à la chimie. En manipulant la structures de molécules déjà existantes et en en créant de nouvelles, les chimistes et les ingénieurs ont développé de nouveaux matériaux utilisés dans le domaine médical et para-médical qui sont à la fois solides, flexibles et durables. Parmi ces appareils médicaux, citons le rein artificiel (1945), les ventricules artificiels (années 1950), et l’implantation chirurgicale d’un coeur artificiel permanent en 1982. Les lentilles de contact en plastique furent instroduites en 1956, et celles flexibles à double-foyer furent améliorées en 1985.

L’équipement médicalLa chimie est utilisée la fabrication de pratiquement tous les appareils médicaux en plastiques et vinyl utilisés de nos jours dans les hôpitaux et les cliqnique de soins de santé. De nos jours, l’équipment médical, se doit d’être assez solide pour un usage journalier tout en maintenant un environnement propre, stérile et dépourvu de germes. De nombreuses procédures médicales de routine utilisent de l’équipement d’avant-garde, des stéthoscopes, des bandages et autre matières pour couvrir les plaies, des seringues, des instruments chirurgicaux des sacs pour la collecte du sang et des fournitures en plastique qui sont tous produits grâce à la chimie. Même les couches pour bébés contiennent des polymères hygroscopiques qui empêchent l’inflammation de la peau sensible des bébés.

Les produits désinfectants et javellisantsLa chimie permet aussi de désinfecter votre maison, de détruire les moississures dues à l’humidité et d’enlever les tâches. Au début des années 1900, les chimistes se concentrèrent sur le contrôle des bactéries et le nettoyage efficace des vêtements et des surfaces ménagères. En 1913, des chercheurs développèrent une formulation de l’eau de javel qui était à la fois peu coûteuse et facile d’utilisation. De nos jours, l’eau de javel est un produit d’entretien très répandu et un désinfectant efficace qui permet d’éliminer des milliard de germes et de bactéries. Le chlore est aussi une arme puissante contre les maladies causées par des virus et des bactéries dans les maisons, les hôpitaux et les autres bâtiments. Ignatius Semmelweis, un gynécologue Hongrois, fut le premier à promulguer le lavage des mains avec de l’eau chlorée dans son service en 1847.

Le coeur artificiel

Des ventricules artificiels