Malgré un flux continu de découvertes dans le domaine de la médecine, certaines maladies ne sont toujours pas accessibles aux chercheurs. Les scientifiques recherchent de nouvelles idées dans des domaines déjà bien étudiés.
La cage est minuscule et immense à la fois.Alors que les scientifiques pénètrent plus profondément dans les mécanismes qui sous-tendent les maladies difficiles à guérir (comme le diabète ou la maladie d'Alzheimer), ils approchent de plus en plus des frontières de la connaissance scientifique, cherchant des réponses aux recoins les plus sombres de la science.
Cependant, les réponses à des questions complexes ne sont pas toujours évidentes, même si vous les considérez sous un angle différent, vous devez donc revenir de temps en temps sur le connu et revoir des faits familiers.
Par exemple, récemment, un nouveau corps a été «ouvert» comme celui-ci, se cachant «à la vue».
L'interstitium est un système de cavités remplies de liquide. Maintenant, on pense que c'est l'un des plus grands organes du corps.
Auparavant, l'interstitium était considéré comme quelque chose de sans importance - quelque chose comme de la colle pour soutenir les "vrais" organes qui remplissent des fonctions importantes. Cependant, lorsque grâce aux technologies avancées de travail avec les images, il a été possible de l'observer de plus près - sa taille et son importance sont devenues apparentes.
Les scientifiques se demandent si le nouveau corps peut clarifier la cause de la capacité désagréable de l'œdème, de la fibrose et du cancer à se propager rapidement.
Il est bien connu qu'à la recherche de découvertes, nous devrons peut-être tester chaque hypothèse - regarder sous chaque pierre. L'Interstitium nous apprend que certaines «pierres» doivent être retournées plusieurs fois à intervalles réguliers.
Dans cet article, nous examinerons les aspects connus de la biologie cellulaire, essayerons de les repenser et proposerons des façons inhabituelles de comprendre les maladies.
Microtubules: plus qu'un cadre cellulaire
Le cytosquelette est un réseau complexe de protéines dans le cytoplasme de chaque cellule. Le terme a été utilisé pour la première fois par Nikolai Konstantinovich Koltsov en 1903. L'un des principaux constituants du cytosquelette est de longues protéines tubulaires appelées microtubules.
Les microtubules aident non seulement à maintenir la structure cellulaire, mais jouent également un rôle crucial dans la division cellulaire et le transfert de composés autour du cytoplasme. Le dysfonctionnement des microtubules est associé à des conditions neurodégénératives, y compris celles connues sous le nom de maladie de Parkinson et de maladie d'Alzheimer.
Les glomérules neurofibrillaires, qui sont des brins de protéine tau anormalement torsadés, sont l'une des caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. Habituellement, en combinaison avec des molécules de phosphate, la protéine tau aide à stabiliser les microtubules. Cependant, dans les neurones d'Alzheimer, les protéines tau transportent quatre fois plus de phosphate que d'habitude.
L'hyperphosphorylation réduit la stabilité des microtubules, la vitesse de leur création et peut également conduire à leur destruction.
Comment un changement précis dans la production de microtubules conduit à la neurodégénérescence n'est pas entièrement clair, cependant, les chercheurs espèrent que l'intervention dans ces processus aidera un jour à traiter ou à prévenir la maladie d'Alzheimer.
Les problèmes de microtubules ne sont pas exclusivement liés aux conditions neurologiques. Depuis les années 1990, les scientifiques se demandent s'ils pourraient être la cause de changements cellulaires conduisant à une crise cardiaque. Une étude récente sur ce sujet a conclu que les changements chimiques dans le réseau de microtubules des cellules cardiaques les rendaient plus difficiles et moins capables de se contracter comme ils le devraient.
Les auteurs de l'étude croient que le développement de médicaments ciblant les microtubules peut finalement devenir un moyen viable «d'améliorer la fonction cardiaque».
Non seulement les centrales électriques
Si vous avez étudié les mitochondries dans un cours de biologie scolaire, vous vous souvenez probablement que "les mitochondries sont des centrales électriques à cellules". De nos jours, les scientifiques se demandent si les mitochondries, découvertes dans les années 1800, pourraient être associées à un certain nombre de maladies.
Les mitochondries sont plus qu'une simple centrale électrique.Le rôle des mitochondries dans le développement de la maladie de Parkinson a reçu le plus d'attention.
Au fil des ans, diverses perturbations dans leur travail ont été impliquées comme causes du développement de la maladie de Parkinson. Par exemple, des perturbations peuvent se produire dans des voies chimiques complexes pour la production d'énergie dans les mitochondries. Un autre problème est celui des mutations de l'ADN mitochondrial.
Les mitochondries peuvent être endommagées par l'accumulation d'espèces réactives de l'oxygène, qui sont produites comme sous-produit de la production d'énergie. Et pourtant, comment ces échecs entraînent-ils de graves symptômes de la maladie de Parkinson? Les mitochondries, après tout, existent dans presque toutes les cellules du corps humain.
La réponse semble résider dans le type de cellules affectées par la maladie de Parkinson: les neurones dopaminergiques. Ces cellules sont très sensibles au dysfonctionnement mitochondrial. Cela est dû en partie au fait qu'ils sont particulièrement sensibles au stress oxydatif. Les neurones dopaminergiques dépendent également de manière significative du calcium, un élément dont le niveau est contrôlé par les mitochondries. Sans contrôle mitochondrial, les cellules nerveuses dopaminergiques sont affectées de manière disproportionnée.
Le rôle des mitochondries dans le développement du cancer est également discuté. Les cellules malignes se divisent et se multiplient de façon incontrôlable - cela coûte cher sur le plan énergétique, ce qui signifie que le principal suspect est les mitochondries.
En plus de la capacité des mitochondries à générer de l'énergie pour les cellules cancéreuses, elles aident également les cellules à s'adapter à des conditions nouvelles ou stressantes. Étant donné que les cellules cancéreuses ont une capacité surnaturelle de se déplacer d'une partie du corps à une autre, de s'installer dans un nouvel endroit et de continuer à se multiplier sans relâche, les mitochondries sont le principal suspect ici.
En plus de la maladie de Parkinson et du cancer, il existe des preuves que les mitochondries sont associées à une stéatose hépatique non alcoolique et à certaines maladies pulmonaires. Nous avons encore beaucoup à apprendre sur la façon dont ces organites qui travaillent dur influencent le développement des maladies.
Microbiome - Niveau suivant
Les bactériophages sont des virus qui attaquent les bactéries. Sans surprise, avec un intérêt croissant pour les bactéries intestinales, les bactériophages ont commencé à prêter attention. Après tout, si les bactéries peuvent affecter la santé, cela signifie que les tuer, bien sûr, l'affecte également.
Les bactéries sont présentes dans tous les écosystèmes de la Terre. Leur nombre est difficile à estimer. Les bactériophages, cependant, sont plus nombreux que ceux-ci; un auteur les appelle «presque omniprésents».
Bactériophage - ajouter de la complexité à un déjà complexeL'effet du microbiome sur la santé est un réseau complexe d'interactions que nous commençons à peine à démêler. Si nous ajoutons à cela un sup (un ensemble de virus résidents dans le corps humain), alors la complexité de la tâche augmente de façon exponentielle.
Nous savons déjà à quel point le rôle des bactéries est important dans les maladies et pour la santé du corps. Il ne suffit que d'un petit pas d'ici pour comprendre à quel point les bactériophages (spécifiques à différentes souches de bactéries) peuvent devenir utiles pour la médecine.
En fait, les bactériophages ont déjà été utilisés pour traiter les infections dans les années 20 et 30. Cependant, avec l'avènement des antibiotiques, qui sont plus faciles et moins chers à stocker et à produire, l'intérêt pour les bactériophages a diminué. Cependant, en raison du danger de résistance bactérienne aux antibiotiques, il est possible de reprendre le traitement par bactériophages.
Les bactériophages ont également un avantage important - ils peuvent être spécifiques à une souche de bactéries, contrairement aux antibiotiques, qui affectent immédiatement un large éventail de bactéries.
Bien qu'un regain d'intérêt pour les bactériophages ne fasse que commencer, certains chercheurs voient déjà leur applicabilité potentielle dans la lutte contre les maladies cardiovasculaires et auto-immunes, le rejet de greffe et le cancer.
Faire de la voile sur des radeaux lipidiques
Chaque cellule est recouverte d'une membrane lipidique qui permet à certains produits chimiques d'entrer et de sortir, tandis que d'autres ne le font pas. Ainsi, les membranes lipidiques ne sont pas seulement des coquilles - ce sont des complexes protéiques complexes.
Les radeaux lipidiques sont des îles distinctes dans le complexe membranaire. Ils contiennent des canaux et d'autres structures. Le but exact de ces structures suscite un vif débat. Les scientifiques essaient avec diligence de comprendre ce qu'ils peuvent signifier pour un certain nombre de conditions, y compris la dépression.
Une membrane lipidique est bien plus qu'une membrane.Des études récentes ont montré que la compréhension du fonctionnement de ces régions peut nous aider à comprendre le fonctionnement des antidépresseurs.
Les protéines G sont des commutateurs de protéines transmettant le signal. Ils se désactivent lorsqu'ils dérivent dans des radeaux lipidiques. D'une part, lorsque l'activité de la protéine g diminue, la signalisation neuronale diminue également, ce qui, théoriquement, peut provoquer certains symptômes de dépression. D'un autre côté, il a été démontré que les antidépresseurs déplacent les protéines g des radeaux lipidiques, réduisant ainsi les symptômes de la dépression.
Il existe des études qui ont étudié le rôle potentiel des radeaux lipidiques dans la résistance aux médicaments, les métastases dans le cancer du pancréas et de l'ovaire et une diminution des capacités cognitives dans la maladie d'Alzheimer.
La structure bicouche de la membrane lipidique a été découverte pour la première fois au milieu du siècle dernier, cependant, les radeaux lipidiques sont une découverte relativement nouvelle. De nombreuses questions sur leur structure et leur fonction sont toujours sans réponse.
Bon en petits paquets
Les vésicules extracellulaires sont de minuscules sacs qui transportent des produits chimiques entre les cellules. Ils servent à communiquer entre les cellules et jouent un rôle dans des processus tels que la coagulation, le vieillissement cellulaire et la réponse immunitaire.
Puisqu'ils transmettent des messages ici et là, il n'est pas surprenant que quelque chose puisse se casser, ce qui signifie que les vésicules peuvent potentiellement être associées à des maladies.
De plus, comme ils peuvent transporter des molécules complexes, y compris des protéines et de l'ADN, il y a toutes les chances qu'ils transportent des matériaux spécifiques à une maladie, tels que des protéines impliquées dans des maladies neurodégénératives.
Les tumeurs cancéreuses produisent également des vésicules extracellulaires, et bien que leur rôle ne soit pas encore entièrement compris, il est probable qu'elles aident les cellules cancéreuses à s'installer dans des endroits éloignés.
Si nous apprenons à déchiffrer ces signaux intercellulaires, nous pouvons avoir une idée des nombreux processus associés aux maladies. Théoriquement, tout ce que nous devons faire est de casser le code. Cependant, cela ne nie pas la monumentalité de la tâche.
Plus que de la coagulation
Si vous vous souvenez du cours de biologie, alors vous avez peut-être aussi un faible souvenir d'un étrange terme latin - le réticulum endoplasmique (ER). Si vous avez de la chance, vous vous souviendrez peut-être même qu'il s'agit d'un réseau interconnecté de cavités aplaties à l'intérieur du cytoplasme, situé à proximité du noyau. ER a été découvert au microscope à la fin du 19e siècle. Il est engagé dans la coagulation des protéines et les prépare également aux conditions de vie difficiles en dehors de la cellule.
Il est important que la coagulation des protéines se déroule correctement; si ce n'est pas le cas, ER ne les transférera pas vers leur destination finale. Pendant le stress, lorsque l'ER fonctionne de manière plus intensive, des protéines mal repliées peuvent se former. Cela provoque une réaction appelée réponse de la protéine dépliée (UPR).
L'UPR tente de ramener les cellules à un fonctionnement normal. Il nettoie la cellule des protéines dépliées. Pour y parvenir, la production de protéines est arrêtée, les protéines mal repliées sont détruites et les mécanismes moléculaires activés contribuent à interrompre une coagulation incorrecte.
Si l'urgence n'a pas le temps de ramener la cellule à un fonctionnement normal et que l'EPU ne peut pas revenir à la situation protéique à contrôler, alors la cellule est détruite par l'apoptose - une sorte de suicide cellulaire. Le stress aux ER et l'EPU subséquente sont impliqués dans un certain nombre de maladies, dont le diabète.
L'insuline est produite par les cellules bêta pancréatiques, et puisque le niveau de cette hormone change tout au long de la journée, le stress ER augmente et diminue avec lui. Cela signifie que les cellules pancréatiques sont très dépendantes du mécanisme de l'EPU.
Des études ont montré qu'une glycémie élevée a un effet stressant sur la synthèse des protéines. Si l'EPU ne peut pas faire face, les cellules bêta pancréatiques deviennent dysfonctionnelles et sont détruites par l'apoptose. Avec l'épuisement des cellules bêta, l'insuline ne peut plus être produite si nécessaire - le diabète se développe.
Nos journées sont une période passionnante pour ceux qui sont impliqués dans la biomédecine, et, comme le montre cette brève revue, nous avons encore beaucoup à apprendre, et une rétrospective de ce qui a déjà été étudié peut être aussi utile que d'atteindre de nouveaux horizons.
Source: Tim Newman.
La guerre contre la maladie: revisiter les anciens repaires. Traduit par Kostya Sviridov