De nouveaux indices sur le développement de la maladie de Parkinson : Le cuivre entraîne l'agrégation des protéines
Métal suspect
L'exposition au cuivre dans l'environnement et la protéine alpha-synucléine dans le cerveau humain pourraient jouer un rôle important dans la pathogenèse de la maladie de Parkinson. Une équipe de l'Empa et de l'Université de Limerick a pu montrer comment la protéine prend une forme inhabituelle lorsqu'elle est exposée à de grandes quantités d'ions cuivre. Ces résultats pourraient aider à développer de nouvelles stratégies pour le traitement des maladies neurodégénératives.
Des images prises avec un microscope à force atomique montrent l'alpha-synucléine sous forme de fibrilles (à gauche). Les fibrilles ont une longueur de quelques centaines de nanomètres à un micromètre. Lorsque la protéine est placée dans une solution contenant du cuivre, des structures annulaires se forment à la place (à droite). Ces oligomères annulaires ont une taille comprise entre 6 et 8 nanomètres environ.
Empa
Les causes de la maladie de Parkinson ne sont pas encore totalement comprises. Bien avant l'apparition du tremblement musculaire typique, l'apparition de protéines défectueuses dans le cerveau pourrait être un premier signe. Des chercheurs de l'Empa et de l'Université de Limerick en Irlande ont maintenant examiné de plus près la forme anormale de ces alpha-synucléines en forme d'anneaux protéiques. Ce faisant, ils ont également pu visualiser à l'échelle nanométrique le lien avec la pollution environnementale par le cuivre. Ces résultats jettent un nouvel éclairage sur le développement de la maladie neurodégénérative et le rôle des biomatériaux dans le processus pathologique. En outre, ces résultats pourraient permettre d'améliorer la détection précoce et la thérapie de la maladie.
Un métal suspect
Ce que l'on sait de la maladie de Parkinson, c'est que les neurones du cerveau meurent, ce qui entraîne une carence en dopamine, un neurotransmetteur. Aux stades avancés de la maladie, cela entraîne des tremblements musculaires, une rigidité musculaire, voire une immobilité. Cette maladie à progression lente est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue dans le monde après la maladie d'Alzheimer. Des facteurs environnementaux tels que les pesticides ou les métaux pourraient favoriser l'apparition de la maladie de Parkinson.
L'équipe dirigée par le chercheur de l'Empa Peter Nirmalraj du laboratoire Transport at Nanoscale Interfaces étudie cette hypothèse à l'aide de techniques d'imagerie et de spectroscopie chimique ainsi que, en collaboration avec l'équipe de Damien Thompson de l'Université de Limerick, de simulations informatiques. Les chercheurs ciblent une protéine qui est impliquée dans plusieurs processus moléculaires dans le développement de la maladie de Parkinson : l'alpha-synucléine. Chez les personnes atteintes, cette protéine endogène s'agglomère et provoque la mort des cellules nerveuses. Les chercheurs soupçonnent que le cuivre à forte concentration interfère avec ces processus et accélère le processus de la maladie.
Les anneaux du mal
Pour visualiser l'agglutination de l'alpha-synucléine à l'échelle nanométrique, Silvia Campioni, chercheuse à l'Empa au laboratoire Cellulose & Wood Materials, a produit artificiellement la protéine. A l'aide d'un microscope à force atomique, les chercheurs ont ensuite pu observer la protéine, initialement en solution, pendant dix jours, alors qu'elle formait des structures filamenteuses individuelles insolubles avant de s'agglomérer pour former un réseau dense de fibrilles. D'après les images, la transformation de la protéine soluble en fibres agglutinées d'environ 1 micromètre de long, telle qu'elle se produit au cours de la progression de la maladie, peut être observée avec une précision impressionnante en laboratoire.
Si les chercheurs ont ensuite ajouté des ions de cuivre à la solution de protéines, des structures complètement différentes sont apparues au microscope : Des structures protéiques annulaires d'environ 7 nanomètres, appelées oligomères, sont apparues dans le tube à essai en quelques heures seulement. L'existence de ces oligomères en forme d'anneau et leur effet destructeur sur les cellules sont déjà connus. En outre, les structures fibreuses plus longues sont apparues plus tôt que dans une solution sans cuivre.
"D'une part, de fortes doses de cuivre semblent accélérer le processus d'agrégation", explique Peter Nirmalraj. Mais d'autre part, cette structure protéique inhabituelle en forme d'anneau se développe relativement rapidement sous l'influence du cuivre, ce qui pourrait marquer le début du processus pathologique ou même le déclencher. Les chercheurs ont également analysé la liaison des ions de cuivre à l'alpha-synucléine à l'aide de simulations informatiques de dynamique moléculaire, par petits pas de 10 à 100 nanosecondes.
Des tests précoces
Comme les anneaux d'oligomères se forment au tout début de la transformation de la protéine, ils pourraient être utilisés comme cible pour de nouvelles formes de thérapie, espère Nirmalraj. En outre, les résultats pourraient contribuer à la mise au point d'un test de dépistage de la maladie de Parkinson, qui pourrait détecter la maladie à un stade précoce dans les fluides corporels, par exemple en utilisant des échantillons de liquide céphalorachidien.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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