Africa-Press – Guinee Bissau. Des chercheurs des Universités de Copenhague (Danemark), de Lund (Suède) et de Rochester (Etats-Unis) ont réussi, grâce à une approche novatrice issue de la combinaison de plusieurs techniques, à obtenir un modèle 3D d’une synapse avec un niveau de détail exceptionnel. Les résultats, qui sont publiés dans la revue PNAS, fournissent une meilleure compréhension des interactions synapses-neurones, notamment dans le cadre de la maladie de Huntington.
Pour une meilleure compréhension des maladies neurodégénératives
Les maladies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer, maladie de Huntington, maladie de Parkinson…) sont des maladies chroniques qui touchent le système nerveux central et qui se traduisent par la perte de fonction, puis la mort, des cellules nerveuses (les neurones). Cela entraîne la perte de fonctions motrices, cognitives et/ou sensorielles. La maladie de Huntington, héréditaire et incurable, se traduit par d’importants troubles moteurs, comportementaux et cognitifs qui s’aggravent progressivement, avec un décès qui survient en moyenne vingt à trente ans après le début des symptômes. Bien que les facteurs à l’origine de ce type de maladie soient de mieux en mieux connus, les mécanismes des dysfonctionnements neuronaux qu’ils engendrent ne sont pas clairs et compliquent leur prise en charge.
Pour la maladie de Huntington, c’est la mutation d’un gène qui code pour une protéine nommée huntingtine qui est à l’origine de la maladie. Cette mutation entraîne des anomalies cérébrales, notamment au niveau des astrocytes (des cellules gliales en forme d’étoile qui contribuent à maintenir un environnement chimique adéquat dans le système nerveux et qui modulent l’activité neuronale), ce qui contribue au déclenchement et au développement de la maladie. Ces cellules interagissent notamment avec les neurones via une jonction appelée synapse (où le signal nerveux est transmis d’un neurone à un autre par le biais d’échanges de signaux chimiques). Selon Steven Goldman, dernier auteur de l’étude et docteur en médecine, “on savait peu de choses sur les relations topologiques 3D précises entre les processus neuronaux et astrocytaires à la synapse, que ce soit dans le cerveau normal ou dans le cerveau atteint de la maladie de Huntington”. Mieux comprendre ces interactions via des modélisations précises leur a ici permis de mieux comprendre les interactions neurone-synapse et d’avoir une meilleure compréhension de la maladie de Huntington.
Une approche novatrice
“La nouveauté de notre approche provient de la combinaison en série de nombreuses approches, dont chacune existait déjà isolément. Aucune de ces techniques n’était nouvelle, mais elles n’avaient jamais été combinées ensemble”, raconte Steven Goldman. Les chercheurs ont notamment utilisé des techniques de marquage fluorescent par le virus de la rage, effectué des prélèvements et imagé les zones d’intérêt par microscopie multiphotonique (une technique d’imagerie par fluorescence permettant de capturer des images 3D de manière non invasive), ou encore utilisé un microscope électronique à “balayage de bloc-face”. Ce dispositif de l’Université de Copenhague est conçu spécialement pour étudier les plus petites structures du cerveau et en recréer des modèles 3D à l’échelle du nanomètre.
Une telle combinaison de méthodes a permis d’obtenir une image de la synapse d’une précision exceptionnelle, et donc de mieux comprendre les mécanismes structurels à l’origine de la maladie de Huntington. “La maladie de Huntington provoque des anomalies structurelles et donc un dysfonctionnement des cellules astrocytes de soutien du cerveau, précise Steven Goldman. Cela se traduit par un désengagement des astrocytes de la synapse, qu’ils entourent, protègent et isolent des autres synapses. Sans cette isolation protectrice des neurotransmetteurs libérés par les synapses voisines, les neurones des cerveaux atteints de la maladie de Huntington peuvent s’activer trop rapidement et imprévisiblement, provoquant une sorte de « court-circuit » et résultant éventuellement en une toxicité neurale et perte de neurones”.
Modèle 3D en transparence montrant l’axone (rouge), le motoneurone spinal moyen (vert) et l’astrocyte convergeant vers la synapse (jaune). Crédits : Center for Translational Neuromedicine, University of Rochester and University of Copenhagen.
Plusieurs applications et de nouvelles pistes thérapeutiques
Mais au-delà de la maladie de Huntington, les chercheurs soutiennent que ces perturbations synaptiques peuvent se produire dans de nombreux troubles neurodégénératifs et neuropsychiatriques, comme la schizophrénie, les démences frontotemporales (apparentées à la maladie d’Alzheimer) ou la sclérose latérale amyotrophique. “Entre autres stratégies et traitements possibles, nos résultats suggèrent que si nous remplaçons les cellules gliales malades par des cellules gliales saines, nous pourrions être en mesure de sauver la pathologie synaptique de la maladie de Huntington. Nous avons par ailleurs montré que cela peut être fait en utilisant des cellules progénitrices gliales transplantées. Cette approche, avec d’autres basées sur la thérapie génique pourraient nous fournir une variété de stratégies ciblées sur les cellules gliales pour traiter cette maladie qui, autrement, reste incurable”, conclut Steven Goldman.
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