Les protéines destructrices dans les maladies de Parkinson et de Huntington
Les maladies de Parkinson et d'Alzheimer se caractérisent toutes deux par une accumulation de protéines mal repliées se regroupant pour former des agrégats de protéines solubles, puis des fibrilles insolubles. Ces affections sont extrêmement débilitantes et il n'existe aucun traitement influant sur la maladie afin de soulager les souffrances des patients. Pourtant, pour des raisons sociales évidentes, ce sujet suscite un intérêt considérable et il est de plus en plus admis que l'état amyloïde fibreux est inerte et que les espèces cytotoxiques sont les protéines oligomériques solubles. Le projet TOPIC a formé deux ESR à l'étude de ces oligomères, qui sont l'objet d'une série d'interactions indésirables avec les protéines et les membranes. «Malgré l'intérêt considérable pour les oligomères, on en sait en réalité très peu sur leurs interactions biochimiques, en dehors du fait qu'ils finissent par tuer la cellule. Nous voulions mettre au point des outils pour mieux connaître ces activités. Ces travaux pourraient éventuellement ouvrir la voie à une thérapie», explique le Pr Daniel Otzen de l'Université d'Aarhus, coordinateur du projet. L'indentification des interactions moléculaires cytotoxiques dans la maladie de Parkinson Chaque ESR s'est consacré aux oligomères cytotoxiques caractéristiques d'une maladie neurodégénérative particulière. Leurs recherches se sont déroulées en parallèle, afin de créer une synergie en matière de méthodologie et d'analyse des données. Le 'coupable' de la maladie Parkinson est la protéine alpha-synucléine, avec laquelle il est relativement facile de travailler et qui forme spontanément des oligomères. L'oligomère peut néanmoins se dissocier à nouveau, et une avancée majeure a donc consisté à définir une stratégie pour stabiliser l'oligomère et lui permettre de persister dans la cellule. Une fois cet objectif atteint, il a été possible de combiner l'immunoprécipitation et la spectrométrie de masse pour identifier d'autres protéines avec lesquelles il a formé des complexes stables dans un contexte cellulaire. TOPIC a ainsi défini des routines pour une préparation fiable des oligomères alpha-synucléines (alphaSO), et leur impact sur la voie de fibrillation de l'alphaSO a été décrit en détail. En culture, on a observé que ces oligomères stabilisés se sont liés à un type de neurone primaire. Les chercheurs poursuivent néanmoins leurs travaux pour valider les partenaires protéiques utilisés par les oligomères pour se fixer sur les neurones. La formation d'oligomères tau stables dans la maladie d'Alzheimer Une autre protéine, tau, est un élément clé de la maladie d'Alzheimer, mais il est plus difficile de préparer des oligomères stables de cette protéine. Une nouvelle approche a cependant été optimisée pour utiliser des complexes de sucre naturels (glycosaminoglycanes) afin d'oligomériser la protéine tau. La prochaine étape sera d'identifier les protéines de liaison dans la cellule en utilisant la même stratégie que pour l'alpha-synucléine. Même si cela n'entre pas dans le cadre du projet TOPIC, les ESR étaient conscients de l'objectif à long terme: développer des inhibiteurs à petites molécules pour empêcher les interactions cytotoxiques qui alimentent la progression de la maladie. «Une fois que nous aurons identifié les interactions protéine-oligomère essentielles au développement de la cytotoxicité, il devrait être possible de concevoir des molécules médicamenteuses qui bloqueront ces interactions et stopperont ainsi la maladie.» Des réponses aux défis de la recherche moléculaire La recherche dans le domaine des interactions protéiques au niveau moléculaire est semée d'embûches. Les chercheurs de TOPIC ont ainsi dû faire face à une mauvaise expression des protéines, une incapacité à contrôler le taux de réaction et à des problèmes liés à l'identification et la séparation des oligomères. De ce fait, à mi-projet, l'orientation de la recherche est passée de la maladie d'Huntington (la protéine huntingtine) et du diabète de type 2 (le peptide amyline) vers tau, la protéine associée aux maladies de Parkinson et d'Alzheimer. Il s'agit toujours du principal axe de recherche et des résultats importants sont attendus à court terme sur la possibilité de stabiliser l'oligomère tau, afin de l'exploiter. L'avenir de l'intervention des petites molécules Grâce aux chercheurs du projet TOPIC, le secteur de la recherche sur les maladies neurodégénératives dispose d'un grand nombre de données sur la stabilisation des protéines mal repliées potentiellement impliquées dans la progression de la maladie, et en particulier sur leur implication dans les réactions cytotoxiques. L'identification des partenaires de liaison des oligomères cytotoxiques et des conséquences biologiques potentielles pourraient permettre de cerner des cibles thérapeutiques adaptées. L'objectif ultime est de mettre au point de petites molécules perturbatrices pour empêcher ces réactions dommageables. «TOPIC a démontré qu'il est possible de stabiliser les oligomères et de les utiliser pour identifier les partenaires de liaison cellulaire, ce qui ouvre la voie à de nouvelles analyses cellulaires pour identifier les points faibles du processus de cytotoxicité», déclare le Pr Otzen, qui rappelle les conséquences sociales considérables qu'aurait un traitement efficace de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson.
Mots‑clés
TOPIC, protéine, oligomère, cytotoxique, maladie de Huntington, maladie de Parkinson, petite molécule, fibrille