Un diagnostic précoce et non invasif des maladies neurodégénératives changera la donne
La structure est souvent liée à la fonction, et c’est souvent le cas avec les protéines qui affichent plusieurs niveaux d’organisation structurelle complexe. Les protéines mal repliées sont généralement inactives. Toutefois, dans certains cas, ces protéines instables ou ces parties de protéines (peptides) peuvent se regrouper en assemblages stables qui interfèrent avec la fonction cellulaire. Grâce au soutien d’une bourse individuelle des Actions Marie Skłodowska-Curie pour le projet UPRECON, Piotr Hańczyc de l’Université de Varsovie a mis au point une technologie qui détecte les stades précoces de cette agrégation, synonyme de neurodégénerescence, avant l’apparition de symptômes cliniques. Elle ouvre la voie à des thérapies plus efficaces qui ralentissent ou arrêtent la progression des maladies neurodégénératives, améliorant la qualité et potentiellement l’espérance de vie de millions de personnes.
Rester unis envers et contre tout
Certaines des plus importantes maladies de mauvais repliement des protéines sont associées aux agrégats amyloïdes. Un agrégat amyloïde survient avec le regroupement de plusieurs monomères de protéines ou peptides mal repliés pour former des oligomères. Ces derniers, à leur tour, peuvent s’auto-organiser en assemblages polymériques cytotoxiques et stables semblables à des fibrilles et riches en régions de feuillets bêta appelées plaques. La formation d’un état amyloïde de protéines est associé à différentes maladies, dont les maladies d’Alzheimer, de Parkinson et de Huntington, ainsi qu’au diabète de type 2. Augmenter les espérances de vie et modifier les modes de vie augmentera probablement la fréquence de ces maladies avec le vieillissement. Améliorer le diagnostic et le traitement profitera non seulement à des millions de patients dans le monde, mais réduira également la charge financière qui pèse sur eux, leurs familles et les systèmes de soins de santé.
Deux photons valent mieux qu’un
Alors que la technologie et les connaissances ont considérablement progressé, les scientifiques ne pouvaient jusqu’à présent détecter que les fibrilles amyloïdes matures généralement associées à un stade avancé de la maladie. Piotr Hańczyc a surmonté cet obstacle en recourant à la spectroscopie laser ultra-rapide combinée à l’excitation à deux photons à l’aide de lumière proche-infrarouge. Elle induit une forte absorption de lumière par les amyloïdes mais pas les protéines naturelles. Piotr Hańczyc développe: «J’ai découvert que les agrégats amyloïdes aux stades précoces de la formation affichent un signal optique unique qui les différencie des agrégats plus matures.» Étant donné que la lumière proche-infrarouge peut pénétrer le tissu profond et que son absorption n’endommage pas les cellules, elle pourrait devenir une méthode de choix pour la tomodensitométrie du cerveau et la détection précoce d’agrégats de protéines.
Des diagnostics précoces des maladies neurodégénératives
Piotr Hańczyc s’est appuyé sur sa découverte pour élaborer une méthodologie brevetée menant à la création d’une société dérivée. «La technologie permet de détecter des formes oligomériques de fibrilles amyloïdes dès les tout premiers stades de leur agrégation dans le liquide céphalorachidien des patients atteints de la maladie d’Alzheimer», explique-t-il. Son entreprise validera la technologie avec un échantillon plus vaste de volontaires qui pourraient développer des symptômes cognitifs d’ici 10 à 15 ans. Les bourses MSCA sont très compétitives, finançant des projets présentant un risque élevé mais un potentiel considérable en cas de réussite. Piotr Hańczyc a exploité ce potentiel, ce qui a lancé sa carrière consacrée au développement d’outils optiques sûrs et non invasifs pour la neurodégénerescence. «Grâce à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents de la neurodégénerescence, nous pouvons développer de nouvelles techniques capables de détecter, traiter et éliminer les facteurs de risque. Ces nouveaux outils performants favoriseront des diagnostics et des traitements personnalisés», conclut Piotr Hańczyc.
Mots‑clés
UPRECON, protéine, amyloïde, agrégats, neurodégénerescence, fibrilles, maladie d’Alzheimer, proche-infrarouge, spectroscopie, deux photons
