Trouvé un lien entre le dysfonctionnement mitochondrial et la maladie d'Alzheimer

Les scientifiques de l'ASU-Banner Research Center for Neurodegenerative Diseases et du Biodesign Bioenergy Center suggèrent que la réparation des gènes endommagés associés à la fonction mitochondriale aidera à arrêter l'apparition de la maladie d'Alzheimer.

Le 25 novembre 1901, une femme de 51 ans a été admise dans un hôpital de Francfort, montrant une étrange combinaison de symptômes. Son comportement était imprévisible. Sur le visage sont tous des signes de paranoïa, ainsi que des hallucinations auditives, une désorientation dans l'espace et de graves troubles de la mémoire. En réponse à une demande d'écriture de son nom, elle affiche "Mme" puis s'attarde sur la page, incapable de se souvenir de tout le reste. «Je me suis perdue», dira-t-elle à son médecin. Au fil du temps, elle deviendra isolée en elle-même, avant sa mort le 9 avril 1906.

Le cas tragique d'Augusta Deter aurait pu être perdu parmi d'autres dossiers médicaux si son médecin, Alois Alzheimer, n'avait pas procédé à un examen approfondi de son état de santé. De plus, il a analysé le tissu cérébral du patient après sa mort et a trouvé des plaques amyloïdes évidentes, ainsi que des signes d'enchevêtrements neurofibrillaires. Augusta Deter est devenue la première personne à avoir reçu un diagnostic d'Alzheimer.

Aujourd'hui, la société est confrontée à une épidémie de maladie d'Alzheimer: aux États-Unis seulement, environ 5 millions de personnes en souffrent. Selon les prévisions des analystes du Center for Disease Control and Prevention, ce nombre passera à 14 millions d'ici le milieu du siècle. De la liste des 10 maladies les plus courantes entraînant la mort, la maladie d'Alzheimer reste la seule qui ne peut être prévenue, traitée ou guérie.

Dans leur étude, Paul Coleman, Diego Mastroeni et leurs collègues de l'ASU-Banner et Biodesign ont examiné le rôle des mitochondries dans la pathologie de la maladie d'Alzheimer. Les mitochondries fonctionnent comme des centres énergétiques pour les cellules et sont essentielles à la santé et aux maladies. Le travail des scientifiques est basé sur un travail antérieur dans lequel les mutations géniques affectant la fonction mitochondriale sont la cause présumée de l'apparition et de la progression de la maladie.

Les mitochondries - organoïdes membranaires présents dans tous les organismes vivants - sont souvent appelées stations d'énergie cellulaire. Utilisant un processus connu sous le nom de phosphorylation oxydative (OXPHOS), ils produisent la plupart de l'énergie chimique d'une cellule sous la forme d' adénosine triphosphateou ATP. En plus de fournir de l'énergie à la cellule, les mitochondries sont impliquées dans la différenciation cellulaire et la mort cellulaire, ainsi que dans leur croissance et leur maintien du cycle cellulaire.

La structure des mitochondries

Les mitochondries diffèrent des autres organites de la cellule en ce qu'elles ont leur propre ADN . Il diffère de celui contenu dans le noyau cellulaire. Cela est rendu possible par l'évolution mitochondriale. Ces organoïdes sont issus de bactéries vivant en liberté qui ont «colonisé» d'autres cellules il y a environ 2 milliards d'années. Étant incorporés dans des cellules contenant le noyau, ces endosymbiontes (organismes qui vivent à l'intérieur d'un autre organisme et y apportent des avantages) ont perdu la majeure partie de leur structure naturelle, mais ont conservé leur propre ADN.

Parce que les mitochondries jouent un rôle important, le dysfonctionnement mitochondrial est associé à un large éventail de maladies, notamment cardiovasculaires, autisme, schizophrénie, trouble bipolaire, épilepsie, accident vasculaire cérébral, diabète et diverses formes de démence, telles que la maladie d'Alzheimer.

Les maladies neurodégénératives liées à l'âge comme la maladie d'Alzheimer se développent longtemps avant de se manifester. Les premiers processus physiologiques et moléculaires sont encore inconnus. Les résultats des travaux des laboratoires Coleman et Mastroeni ont révélé des changements précoces dans le codage du noyau (et non de l' ARNm mitochondrial) qui surviennent chez les personnes après 30 ans. «Cela nous donne l'occasion de voir où nous soupçonnons les premiers changements cellulaires dans la progression de la maladie d'Alzheimer», explique Mastroeni.

Cette étude a examiné les tissus de l' hippocampe , la partie du cerveau qui joue un rôle crucial dans la mémoire humaine. C'est elle qui souffre tout d'abord gravement de l'apparition de la maladie. À l'aide d'une analyse par microréseau, les chercheurs ont étudié le tissu hippocampique de 44 personnes en bonne santé âgées de 29 à 99 ans, 10 atteintes d'une déficience modérée et 18 atteintes de la maladie d'Alzheimer.

La réaction a été évaluée à partir de deux ensembles de gènes: le premier est codé dans l'ADN mitochondrial et l'autre dans l'ADN nucléaire. Ces deux ensembles liés à la base du complexe mitochondrial pour la phosphorylation oxydative, produisant de l'énergie sous forme d'ATP. Fait intéressant, alors que les gènes mitochondriaux eux-mêmes étaient à peine affectés, les gènes nucléaires associés au mécanisme OXPHOS ont subi une modification importante, selon les tissus étudiés. Les données de puces à ADN ont montré une diminution significative de la régulation des gènes OXPHOS codés nucléaires dans les tissus affectés par la maladie. La même réaction se produit dans un cerveau normalement vieillissant.

Les résultats d'une nouvelle étude montrent que certaines classes de gènes associés aux manifestations mitochondriales lors de la phosphorylation oxydative sont moins prononcées chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer que chez les personnes en bonne santé.

L'étude examine également l'expression des gènes chez les patients dont le cerveau présente un niveau moyen de maladie connue sous le nom de déficience cognitive légère. Ici, l'effet inverse est observé avec les gènes correspondants - la réaction est plus prononcée. Les auteurs suggèrent que cette observation peut indiquer une sorte de mécanisme compensatoire dans le cerveau qui tente de prévenir la maladie à ses tout premiers stades. De plus, ils croient que la restauration d'un ensemble spécifique de gènes endommagés associés à la fonction mitochondriale et situés dans le noyau des cellules d'ADN est une option possible pour arrêter la maladie.

Les résultats sont cohérents avec les données de travaux antérieurs, qui ont établi que l'accumulation de bêta-amyloïde dans les neurones (caractéristique de la maladie d'Alzheimer) est directement impliquée dans le dysfonctionnement mitochondrial. «Nos travaux sur les mitochondries offrent un marqueur fiable qui apparaît au tout début de la maladie. Il est en corrélation plus étroite avec le degré de démence que le diagnostic actuel de plaques et d'enchevêtrements », explique Coleman.

Les mécanismes exacts qui influencent la diminution de la réponse mitochondriale au cours du vieillissement ou de la maladie d'Alzheimer restent à voir. La recherche montre que les traitements visant à restaurer la fonction des gènes peuvent ouvrir une nouvelle voie pour le traitement de la maladie.

Travaux scientifiques publiés dans la revue Alzheimer's & Dementia
DOI: 10.1016 / j.jalz.2016.09.09.003

Source: https://habr.com/ru/post/fr399017/