Une étude clarifie comment la spermine peut protéger contre la maladie d'Alzheimer et de Parkinson

Une étude clarifie comment la spermine peut protéger contre la maladie d'Alzheimer et de Parkinson

Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI ont expliqué comment la spermine, une petite molécule qui régule de nombreux processus dans les cellules du corps, peut prévenir des maladies telles que la maladie d'Alzheimer et de Parkinson : elle rend certaines protéines inoffensives en agissant un peu comme du fromage sur des pâtes et en les agglutinant. Cette découverte pourrait aider à lutter contre de telles maladies. L'étude a maintenant été publiée dans la revue scientifiqueCommunication naturelle.

Notre espérance de vie continue d'augmenter, et avec elle la fréquence des maladies liées à l'âge, notamment des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. Ces maladies sont causées par une accumulation de structures protéiques nocives dans le cerveau, constituées de protéines amyloïdes mal repliées. Leur forme rappelle celle des fibres ou des spaghettis. À ce jour, il n’existe aucun traitement efficace pour prévenir ou éliminer de telles accumulations.

Mais une molécule appelée spermine, présente naturellement dans le corps, offre de l’espoir. Des chercheurs dirigés par Jinghui Luo, directeur de l'étude du Centre des sciences de la vie de l'Institut Paul Scherrer PSI, ont découvert lors d'expériences que cette substance est capable de prolonger la durée de vie des petits vers nématodes, d'améliorer leur mobilité à un âge avancé et de renforcer les centrales énergétiques de leurs cellules - les mitochondries. Plus précisément, les chercheurs ont observé comment la spermine soutient le système immunitaire du corps en éliminant les accumulations de protéines amyloïdes qui endommagent les nerfs.

Les nouvelles découvertes pourraient servir de base au développement de nouveaux traitements pour ces maladies.

Un médiateur central des processus cellulaires

Le sperme est une substance vitale pour l'organisme. C'est l'une des soi-disant polyamines, qui sont des molécules organiques relativement petites. Le sperme, découvert pour la première fois il y a plus de 150 ans, doit son nom au liquide séminal car il s'y trouve en concentrations particulièrement élevées. Mais on le trouve également dans de nombreuses autres cellules du corps, notamment celles qui sont actives et capables de se diviser.

La spermine favorise la mobilité et l’activité cellulaire et contrôle de nombreux processus. Il interagit principalement avec les acides nucléiques du génome et régule ainsi l'expression des gènes et leur conversion en protéines. Cela garantit que les cellules peuvent croître et se diviser correctement et éventuellement mourir. Les spermatozoïdes jouent également un rôle central dans un processus cellulaire important appelé condensation biomoléculaire : dans ce processus, certaines macromolécules telles que les protéines et les acides nucléiques se séparent et s'accumulent sous forme de gouttelettes dans la cellule, permettant ainsi à des réactions importantes de s'y produire.

En ce qui concerne les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson, il a déjà été démontré que la spermine pouvait protéger les cellules nerveuses et atténuer la perte de mémoire liée à l'âge. Jusqu’à présent, cependant, il y a un manque de compréhension plus précise de la manière dont la spermine intervient dans les processus endommageant les nerfs – des connaissances qui pourraient en tirer un bénéfice médical.

Aide à l'élimination des déchets cellulaires

Le groupe de Jinghui Luo a maintenant enquêté sur cette question plus en détail. Outre la microscopie optique, les chercheurs ont également utilisé la technologie de diffusion SAXS à la source de lumière synchrotron Suisse SLS du PSI pour élucider la dynamique moléculaire de ces processus. Les examens ont été réalisés dans un capillaire en verre (in vitro) et dans un organisme vivant (in vivo). Le nématode C. elegans a servi d'organisme modèle.

Il s’est avéré que la spermine utilise la condensation biomoléculaire pour garantir que les protéines nocives s’accumulent et, dans une certaine mesure, s’agglutinent. Cela permet un processus appelé autophagie qui se produit régulièrement dans nos cellules : les protéines endommagées ou inutiles sont enveloppées dans de petites vésicules membranaires et décomposées en toute sécurité à l'aide d'enzymes - un processus de recyclage pratiquement naturel.

L'autophagie est plus efficace pour traiter des amas de protéines plus gros. Et la spermine est, pour ainsi dire, l’agent liant qui maintient les brins ensemble. Il n’y a que des forces électriques faiblement attractives entre les molécules, qui les organisent mais ne les relient pas fermement les unes aux autres. »

Jinghui Luo, directeur des études

Le tout, dit Luo, peut aussi être imaginé comme une assiette de spaghettis. "La spermine est comme du fromage, elle lie les nouilles longues et fines ensemble sans les coller ensemble, ce qui les rend plus faciles à digérer."

Vous recherchez : la bonne combinaison d’ingrédients

Le sperme a également un impact sur d’autres maladies, notamment le cancer. Ici aussi, des recherches sont nécessaires pour clarifier les mécanismes d’action – des approches thérapeutiques basées sur la spermine seraient alors envisageables. Outre la spermine, il existe de nombreuses autres polyamines qui remplissent des fonctions importantes dans l’organisme et présentent donc un intérêt médical. La recherche dans ce domaine présente donc un grand potentiel. "Si nous comprenons mieux les processus sous-jacents", explique Luo, "nous pouvons cuisiner des plats plus savoureux et plus digestes, pour ainsi dire, car nous savons alors exactement quelles épices et en quelles quantités rendent la sauce particulièrement délicieuse."

L’intelligence artificielle est également utilisée dans cette recherche car elle peut calculer beaucoup plus rapidement des combinaisons prometteuses d’« ingrédients de sauce » sur la base de toutes les données disponibles. Luo souligne également que les techniques de mesure de diffusion résolues dans le temps et l'imagerie à haute résolution, capables d'imager de tels processus en temps réel et jusqu'au niveau subcellulaire, sont également importantes pour cette étude et les études ultérieures. En dehors du PSI, de telles méthodes ne sont disponibles que dans quelques autres synchrotrons dans le monde.

Sources :