Chirurgie Plastique, Reconstructrice et Esthétique à Paris

Toxine botulinique, Botox, Rides et Injections

Le Docteur Vincent Masson est expert en injections de Toxine botulique (Botox) dans le traitement des rides du visage (patte d’oie, ride du lion, front, lèvre…).

Il a réalisé sa thèse de medecine à Paris sur le sujet (qui lui a valu la Médaille d’Argent avec félicications du jury) ainsi que son mémoire pour le concours de la médaille d’Or de chirurgie des Hôpitaux de Paris.

Une grande partie du texte ci-dessous est issu de ses recherches sur le Botox et de sa thèse.

Consultez cette autre page en cliquant ici pour voir toutes les indications médicales actuelles de la toxine botulinique.

Aspects pharmacologiques de la toxine bolulinique

Les neurotoxines produites par la bactérie anaérobie Clostridium botulinum (toxines botuliques) sont les neurotoxines naturelles les plus puissantes que l’on connaisse à l’heure actuelle. Chez l’homme, leur ingestion est responsable du botulisme, mais des cas secondaires à une infection digestive ou cutanée par Clostridium botulinum peuvent survenir, comme pour le tétanos. Sept sérotypes distincts de toxine botulinique sont produits par les différentes souches de Clostridium botulinum, dont cinq présentent une activité pharmacologique chez l’homme (A, B, E, F, G) et deux sont inactives (C et D). A l’heure actuelle, deux sérotypes sont utilisés en thérapeutique, la toxine de type A et depuis peu la toxine de type B.

Initialement développée à des fins militaires dans les laboratoires des armés américaine et anglaise, la toxine botulinique de type A cristallisée en 1946 a été proposée comme agent pharmacologique sur les muscles hyperactifs au début des années 70 par Daniel Drachman. Toutefois, il a fallu attendre 1977 pour que le premier patient, atteint de strabisme, soit injecté par Alan Scott, au niveau des muscles oculomoteurs. Les premières séries concernant les autres indications princeps de la toxine botulinique (blépharospasme, hemispasme facial et torticolis spasmodique) furent publiées au cours des années 80, préludes à un développement considérable de son utilisation dans une gamme très large de pathologies mettant en cause soit une hyperactivité musculaire, soit une hyperactivité cholinergique.

Origine et structure

Les deux sérotypes de la toxine botulinique utilisés en thérapeutique, qu’ils soient produits naturellement ou industriellement, sont toujours associés à une autre protéine, non toxique et inactive, appelée hemagglutinine. Le complexe protéique toxine-hemagglutinine présente un poids moléculaire compris entre 230 et 900 Kda selon le sérotype. En plus de ses propriétés hémagglutinantes, cette partie non toxique du complexe protéique a également comme rôle de protéger la toxine botulinique de l’environnement hostile du tube digestif, permettant son absorption systémique.

La toxine botulinique proprement dite est synthétisée quel que soit le sérotype sous la forme d’une chaîne polypeptidique inactive d’un poids moléculaire compris entre 140 et 170 Kda et appelée protoxine. Pour être activée, cette chaîne doit être scindée en deux sous-unités asymétriques par une protéase produite par le Clostridium. La forme active de la toxine botulinique est ainsi constituée d’une chaîne lourde d’environ 800 acides aminés et d’une chaîne légère, ces deux chaînes étant reliées entre elles par au moins un pont disulfure.

La chaleur, en rompant les liaisons disulfures, dissocie les deux chaînes lourdes et légères, et inactive ainsi la toxine botulinique, puisque l’action pharmacologique de celle-ci requiert la présence des deux chaînes associées. La chaîne légère porte un site d’environ 20 acides aminés comportant un atome de zinc et formant une poche catalytique caractéristique des endopeptidases à zinc. Pour schématiser on peut retenir que la chaîne lourde est responsable de la spécificité de chaque sérotype, la chaîne légère étant, elle, responsable de l’action pharmacologique proprement dite de la toxine botulinique.

Mécanisme d’action moléculaire

Les toxines botuliques agissent au niveau périphérique en bloquant la libération d’acétylcholine au niveau de la plaque motrice à la jonction neuro-musculaire. Toutefois, la toxine botulinique n’agit que sur la libération quantique d’acétylcholine par exocytose, sans affecter les autres modes de libération tels que le transport membranaire et la libération calcique-dépendante. Trois étapes sont nécessaires :

  • La fixation rapide et irréversible à un récepteur présynaptique.
  • L’internalisation permettant à la toxine de franchir la membrane cellulaire et de pénétrer dans la terminaison nerveuse.
  • L’action toxique proprement dite, en plusieurs étapes, empêchant la libération d’acétylcholine par le neurone moteur dans la fente synaptique.

Liaison toxine-membrane présynaptique

Cette étape est assurée par la chaîne lourde qui se fixe sélectivement et de façon irréversible sur des récepteurs très localisés des régions amyéliniques de la membrane synaptique du motoneurone. Cette liaison implique des gangliosides et des protéines, les gangliosides permettant par leur charge négative une première liaison de la toxine à la membrane, liaison renforcée par la présence d’acides sialiques.

Internalisation

L’internalisation de la toxine botulinique est un phénomène complexe mettant en jeu son endocytose à partir de sa liaison au récepteur membranaire présynaptique. La toxine botulinique se trouve encapsulée dans un endosome qui migre dans le cytoplasme du neurone. Elle doit ensuite traverser la membrane endosomique pour être libérée dans le cytoplasme. Ce passage transmembranaire est facilité par l’acidification du contenu de l’endosome au moyen d’une pompe à proton intramembranaire. Cette acidification révèle des régions lipophiles de la chaîne lourde lui permettant de passer à travers la membrane endosomique et ainsi de gagner le cytoplasme neuronal, tout en restant liée à la chaîne légère dans un premier temps.

Inhibition de l’exocytose de l’acétylcholine

Seule la chaîne légère intervient à ce niveau. Le fait qu’elle soit une métalloprotéase implique que sa ou ses cibles intracellulaires soient une protéine. La protéine cible des toxine botulinique varie selon son sérotype. Le processus d’exocytose des vésicules présynaptiques implique deux protéines situées sur la membrane présynaptique, la SNAP-25 et la syntaxine, ainsi qu’une protéine enchâssée dans la membrane vésiculaire, la synaptobrévine ou VAMP. Ces transprotéines sont regroupées sous le terme de SNARE. La toxine botulinique de type A hydrolyse la SNAP-25 alors que celle de type B agit sur la VAMP. Cette hydrolyse, en réalisant un clivage de ces protéines, empêche la fusion de la vésicule synaptique avec la membrane présynaptique, et empêche la libération des quanta d’acétylcholine dans la fente synaptique. Cette inhibition ne met pas en cause le flux calcique potentiel-dépendant.

Autres mécanismes en cause

La durée d’action de la toxine botulinique, de l’ordre de plusieurs semaines, est incompatible avec l’hypothèse d’un mécanisme d’action unique ne mettant en jeu que le clivage des SNARE. Des observations récentes suggèrent qu’un autre mécanisme, non protéolytique, pourrait contribuer à l’inhibition de la libération d’acétylcholine. La chaîne légère de la toxine botulinique activerait une famille d’enzymes appelées transglutaminases. Ces enzymes catalysent la formation de pontages covalents entre des protéines du cytosquelette, altérant ainsi la circulation des vésicules synaptiques dans les terminaisons nerveuses.

Pour résumer, le mécanisme moléculaire principal de l’inhibition de la neurotransmission par les toxine botulinique est une attaque protéolytique de protéines synaptiques impliquées dans l’arrimage ou la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane plasmatique des terminaisons axonales. Cette action semble renforcée par l’activation des transglutaminases neuronales ainsi que par l’effet inhibiteur propre des peptides résultant du clivage des SNARE sur la libération des neurotransmetteurs.

Mécanismes d’action cellulaire de la toxine botulinique

L’inhibition de la libération d’acétylcholine au niveau de la jonction neuromusculaire entraîne la relaxation et l’atrophie des fibres striées. L’injection de toxine botulinique au niveau des muscles hyperactifs va entraîner une faiblesse musculaire localisée, effet qui est à l’origine de son utilisation thérapeutique. La toxine botulinique provoque également un dysfonctionnement du système nerveux autonome au niveau ganglionnaire et post-ganglionnaire (système parasympathique). Cette action est mise à profit dans les pathologies périphériques dues à un hyperfonctionnement cholinergique, telles que l’hyperhydrose ou l’hypersialorrhée. Jusqu’à présent aucun argument clinique suffisamment convaincant n’a pu être mis en évidence pour expliquer autrement l’action thérapeutique de la toxine botulinique. En effet, l’amélioration clinique observée reste principalement corrélée au degré de faiblesse musculaire provoquée par son injection locale. Il est toutefois vraisemblable que, en plus de cet effet local, pourraient intervenir des mécanismes d’action supplémentaires, voire alternatifs.

Effets sur les motoneurones

Comme l’ont montré des enregistrements EMG, la toxine botulinique, après injection dans un muscle diffuse aux muscles environnants. Il est probable que de petites quantités peuvent également diffuser plus à distance. C’est ainsi que l’on a pu mettre en évidence chez l’animal un transport axonal rétrograde rapide jusqu’aux cellules de la corne antérieure de la moelle épinière ipsilatérale, ainsi qu’au niveau controlatéral au niveau d’autres segments médullaires. Cette dernière propriété n’a toutefois pas été mise en évidence chez l’homme et reste donc hypothétique en clinique. Par ailleurs le passage de la barrière hémato-encéphalique par la toxine botulinique reste pour l’instant exclu et il est très peu probable qu’elle puisse exercer une action au niveau du système nerveux central.

Modification de l’activité réflexe

L’expérience clinique montre que les patients peuvent voir leurs mouvements dystoniques supprimés par l’injection de toxine botulinique alors que le même mouvement volontaire cette fois reste possible. D’autres arguments, tels que l’existence de mouvements spécifiques déclenchant la dystonie ou au contraire l’effet positif d’un geste conjuratoire, plaident en faveur de la notion d’un seuil d’activité motrice qui pourrait, lorsqu’il est atteint, déclencher des mouvements involontaires en relation avec une activation réflexe, qui dans le cas des dystonies serait trop élevée. La toxine botulinique pourrait influencer cette élévation réflexe de différentes manières :

  • Directement par une diminution de l’amplitude réflexe par effet périphérique, en raison du différentiel qu’elle entraîne entre la diminution du tonus musculaire proprement dite et sur celles des fuseaux neuro-musculaires.
  • Indirectement par une moindre augmentation du niveau réflexe.

La diffusion à distance de la toxine botulinique pourrait également avoir un impact sur l’activité réflexe à distance, même si l’on n’observe pas de baisse de la puissance musculaire. Ainsi, le phénomène fréquemment observé en clinique d’une amélioration des mouvements dystoniques intéressant d’autres groupes musculaires que ceux injectés pourrait être dû à une diminution des afférences sensitives au niveau médullaire en provenance du membre traité.

Explication de la réversibilité de l’effet de la toxine botulinique

Bien que la libération d’acétylcholine soit inhibée au niveau des terminaisons nerveuses présynaptiques du motoneurone, il n’y a dégénérescence ni de ses terminaisons synaptiques ni de la jonction neuromusculaire. Des études biopsiques ont mis en évidence une repousse axonale commençant dans un délai de deux jours, ainsi que la formation de nouvelles synapses en une à deux semaines après l’injection, atteignant un maximum au bout de cinq à dix semaines. Les fibres musculaires inactives sont capables d’exprimer de nouveaux récepteurs cholinergiques sur leur membrane en situation extrasynaptique. Leur régénération axonale pourrait être due à la présence d’un facteur trophique associé à ces nouveaux récepteurs cholinergiques. Ces phénomènes entraiîent donc une réversibilité de l’inactivation musculaire en raison de la formation de nouvelles plaques motrices. A long terme, le nombre de fibres musculaires innervées par un seul axone motoneuronal augmente. On a également relevé qu’il existait de multiples plaques motrices sur chaque fibre musculaire, ainsi que des modifications de leur taille. Il est donc possible que les fibres musculaires puissent être innervées, au niveau de plaques motrices différentes, par plusieurs motoneurones. Les répercussions cliniques de ces modifications restent inconnues, si toutefois elles existent.

Toxicité, effets secondaires et résistance immunologique

Toxicité aigüe

Les doses toxiques de toxine botulinique de type A sont difficiles à établir avec précision et dépendent de la voie d’administration. Ces doses sont exprimées en mU (mouse unit) correspondant à la dose létale 50 (DL 50) pour un groupe de 18 à 20 souris. Des aliments contaminés par la toxine botulinique et ingérés accidentellement par l’homme ont entrainés des symptômes cliniques de botulisme, et pour certains la mort, pour des doses de toxine botulinique de type A estimées entre 3000 et 30 000 mU Botox­®, soit 9000 à 90 000 mU Dysport®. Des études menées chez le singe adulte laissent penser que, chez l’homme, la DL50 après injection IM serait comprise entre 30 mU et 40 mU Botox®/Kg, soit pour un patient de 75 Kg des doses toxiques situées entre 2000 et 3000 mU Botox® (6700 à 9000 mU Dysport®) par voie IM.

Toxicité à long terme

La toxicité à long terme de la toxine botulinique de type A reste encore assez mal connue bien que les craintes commencent à se dissiper au regard du recul de près de quinze ans dont on dispose maintenant sur son utilisation à grande échelle. Aucun effet toxique n’a été rapporté après injections répétées, en particulier pas de fibrose, contracture persistante ou dénervation irréversible. Des biopsies musculaires réalisées chez des patients ayant reçu ce traitement pendant plus de 6 mois n’ont pas montré d’anomalie de l’activité acétylcholinestérase ou de modification significative de la taille des fibres musculaires. La pratique clinique n’a d’ailleurs jamais mis en évidence, aux doses utilisées, d’atrophie musculaire importante ou durable après injections répétées, le muscle retrouvant sa taille physiologique, sans atrophie, après chaque injection. Par ailleurs aucun décès ou choc par réaction anaphylactique n’a été rapporté.

Effets indésirables à court terme

Les effets indésirables notifiés sont soit secondaires à la diffusion de la toxine au niveau des sites voisins de l’injection et donc spécifiques du type de muscles infiltrés selon l’indication soit en relation avec une réponse trop importante à l’origine de faiblesse musculaire excessive, la plupart du temps proportionnelle à la dose administrée. Des effets systémiques sont parfois décrits en particulier une sensation de fatigue généralisée, sans signe objectif. De même l’injection de toxine botulinique peut démasquer un syndrome de Lambert-Eaton qui est donc une contre-indication à son utilisation. Enfin, des cas de plexopathie brachiale d’origine immunologique et des syndromes grippaux ont également été rapportés ainsi que des anomalies cardio-vasculaires d’origine dysautonomique.

Résistance immunologique

L’apparition d’une résistance immunologique par production d’anticorps anti-toxine botulinique après injections répétées de toxine représente le principal effet secondaire à long terme. Les toxine botulinique sont connues depuis longtemps pour être des protéines antigéniques, propriété utilisée pour la production d’antitoxines neutralisantes et ayant également permis la mise en évidence des différents sérotypes. Assez rapidement après le début de l’utilisation clinique de la toxine botulinique, des cas de patients devenus résistants à cette thérapeutique ont été corrélés à la présence d’anticorps antitoxine-A dans leur sérum. Cette hypothèse s’est vue confortée par l’efficacité d’injections de toxine de type F ou de type B chez des patients dystoniques devenus résistants à la toxine botulinique de type A et possédant des anticorps anti-TB-A. La fréquence de cette sensibilisation rapportée par plusieurs auteurs est de l’ordre de 3 à 10 % et plusieurs facteurs de risque ont été mis en évidence :

  • L’injection par séance de plus de 100 mU Botox® ou 300 mU Dysport®.
  • Un intervalle de moins de trois moins entre deux injections.
  • La technique en «booster», c’est-à-dire la réinjection d’une dose de rappel deux à trois semaines après la première injection.

En cas de suspicion de résistance secondaire d’origine immunologique, on peut faire doser les anticorps antitoxines.

Interactions médicamenteuses, contre-indications

Les deux seules contre-indications officielles de l’utilisation de la toxine botulinique de type A sont la myasthénie et l’allaitement. Toutefois il convient d’être prudent lors de son utilisation chez les patients souffrant de troubles de la transmission neuromusculaire (Syndrome de Lambert-Eaton, SLA…).

Son utilisation pendant la grossesse est déconseillée en l’absence de données suffisamment pertinentes pour évaluer un éventuel effet tératogène. Les associations médicamenteuses avec les curares et les aminosides sont déconseillées et des interactions avec la chloroquine et la ciclosporine ont été décrites.

Bio-inéquivalence des unités de toxine botulinique de type A

Il existe à l’heure actuelle deux toxine botulinique de type A disponibles. Or, ces deux spécialités, bien que possédant les mêmes indications, présentent la particularité d’être dosées en unités tout à fait différentes. Les spécialités disponibles en France contiennent respectivement 100 unités Botox® et 500 unités Dysport® par conditionnement. Deux essais récents [83-84] concluent dans le même sens, c’est-à-dire un facteur de conversion de 1 pour 3 entre les unités de Botox® et de Dysport® ce qui revient à dire que 100 mU Botox® sont bioéquivalents à 300 mU Dysport®.

Aspects pharmaceutiques

Présentation galénique

Deux spécialités de toxine botulinique de type A possèdent une AMM en France : Le Botox® du laboratoire Allergan, 100 mU par flacon et le Dysport® du laroratoire Ipsen-Biotech, 500 mU par flacon. Figure 9 : Présentation galénique de la toxine botulinique de sérotype A Botox®.

Reconstitution et conservation

Les deux toxines de type A sont présentées sous forme d’un lyophilisat et doivent être reconstituées avant l’emploi au moyen d’un solvant. Le solvant utilisé est une solution injectable de chlorure de sodium à 0,9 %. Selon la dilution voulue qui dictera, pour un même nombre d’unités à administrer, le volume injecté, on reconstitue le lyophilisat par 1 à 4 ml de solvant selon la pathologie traitée et l’expérience de l’injecteur. La méthode la plus utilisée est la dilution d’un flacon de Botox ® par 1 ml de solvant et un flacon de Dysport® par 1,7 ml de solvant. Ces dilutions permettent d’obtenir une solution de Botox® à 100 mU Botox®/ml et une solution Dysport® à 300 mU Dysport®/ml qui sont alors bio-équivalentes. Lors de la reconstitution il est important de ne pas agiter fortement la solution et de ne pas introduire de bulles d’air qui sont susceptibles de diminuer l’activité biologique de la toxine botulinique. Une fois reconstituées, les deux solutions doivent être conservées au réfrigérateur entre +2 et +8°C et utilisées dans un délai de quatre heures.

Aspects médico-économiques

Le prix d’acquisition des deux spécialités de toxine botulinique de type A étant élevée (205,80 euros le flacon de Botox® et 366,76 euros le flaçon de Dysport®), il convient de prendre en compte non pas le prix du flacon mais le tarif de l’unité de toxine ramené de façon bio-équivalente grâce au facteur de conversion de 1 unité Botox® pour 3 unités Dysport®. Il faut également raisonner en coût journalier, qui est le comparateur habituel, et dans ce cas relativiser le coût de cette thérapeutique qui ne nécessite qu’une injection tous les 3 à 6 mois environ. A titre d’exemple les coûts de traitement journaliers vont de 1,87 à 2,59 euros pour un torticolis spasmodique.

Suite : Indications de la toxine botulinique

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