Nouveau système modèle pour le développement de substances actives potentielles utilisées dans les médicaments modifiant les condensats
Le système modèle permet pour la première fois de décomposer les fibrilles en unités individuelles ou en gouttelettes liquides
L'origine de nombreuses maladies telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson se trouve au niveau moléculaire dans notre corps, c'est-à-dire dans les protéines. Dans un système sain, ces protéines sont responsables de nombreuses fonctions physiologiques. Afin d'effectuer certaines tâches, elles peuvent également s'assembler en groupes composés de nombreuses protéines. Une fois cette tâche accomplie, elles se séparent à nouveau et partent chacune de leur côté. Toutefois, si des groupes plus importants d'une centaine de protéines ou plus forment ce que l'on appelle des fibrilles, c'est-à-dire des faisceaux de longues accumulations de protéines en forme de filaments, l'attraction entre les protéines est si forte qu'elles ne peuvent plus se séparer l'une de l'autre. Les plaques qui en résultent peuvent induire une grande variété de troubles. Si les fibrilles s'accumulent dans le cerveau, par exemple, elles peuvent augmenter la pression intracrânienne et déclencher ainsi des maladies neurodégénératives.
Désintégration des fibrilles réalisée pour la première fois
La formation de fibrilles est généralement un processus irréversible, tant dans le corps humain que dans les systèmes synthétiques. Le professeur Shikha Dhiman de l'université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) en Allemagne et le professeur Lu Su de l'université de Leiden aux Pays-Bas ont récemment réussi à créer un système modèle dans lequel les fibrilles peuvent être décomposées en leurs composants individuels ou en gouttelettes liquides. Deux doctorants, Mohit Kumar à Mayence et Heleen Duijs à Leiden, ont également participé au projet. "Il s'agit du premier système modèle dans lequel nous avons réussi à inverser ce processus sans aucune réaction chimique", a déclaré Dhiman.
Au sein des fibrilles, des liaisons non covalentes - telles que des ponts hydrogène - relient les unités individuelles entre elles. Ces liaisons ne sont pas particulièrement robustes en elles-mêmes, mais c'est leur nombre élevé et leur ordre qui confèrent aux fibrilles leur stabilité supérieure. Les chercheurs ont donc décidé d'utiliser une astuce : ils ont ajouté des substances qui s'incrustent dans les fibrilles en créant des formations en forme de poche qui rendent la structure des fibrilles instable. "Ce que nous faisons en fait, c'est introduire des partenaires de liaison concurrents. Ceux-ci forment des liaisons avec des unités individuelles, l'interaction entre les unités devient redondante et les fibrilles commencent à se désintégrer", explique Dhiman.
Le système modèle permet des investigations systématiques
Une caractéristique particulièrement intéressante du système modèle est qu'il permet d'étudier systématiquement, un par un, tous les paramètres qui peuvent être modifiés. Jusqu'à récemment, les chercheurs partaient du principe que les protéines individuelles s'assemblaient pour former des fibrilles. Récemment, ce concept a été réfuté. Au contraire, plusieurs protéines s'accumulent avec de l'eau et des sels pour former des gouttelettes liquides, les protéines s'arrangeant à la surface de ces gouttelettes. Il s'agit d'un état intermédiaire important dans la formation des fibrilles. Contrairement aux fibrilles, ces gouttelettes peuvent remplir des fonctions normales dans l'organisme et peuvent même se rompre pour libérer à nouveau les protéines. "Notre système modèle a permis de cartographier les trois états, à savoir les unités individuelles, les gouttelettes liquides et les fibrilles", explique Shikha Dhiman, professeur au département de chimie de la JGU et chercheur principal au sein du réseau de recherche CoM2Life, avec lequel la JGU demande un financement en tant que pôle d'excellence dans le cadre du concours national allemand de la stratégie d'excellence. CoM2Life est l'abréviation de "Communicating Biomaterials : Convergence Center for Life-Like Soft Materials and Biological Systems" (Centre de convergence pour les matériaux souples et les systèmes biologiques ressemblant à la vie).
Une base fondamentale pour le développement de thérapies innovantes
À long terme, le système modèle soutiendra le développement de médicaments pour traiter une série de troubles, en particulier les maladies neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Contrairement aux systèmes complexes tels que les cellules, tous les paramètres du système modèle peuvent être facilement explorés pour répondre à diverses questions : Qu'est-ce qui fait que les gouttelettes de protéines s'agglutinent pour former des fibrilles ? Comment ce processus peut-il être régulé ? Comment les fibrilles peuvent-elles être décomposées en fibres courtes ? Une fois que les chercheurs auront résolu ces questions fondamentales, ils pourront étudier le niveau cellulaire, en se basant sur le criblage à grande échelle de substances actives. "Le potentiel en termes d'applications thérapeutiques est énorme", souligne Lu Su, professeur adjoint au Centre académique de Leiden pour la recherche sur les médicaments. "Nous espérons que les médicaments développés sur la base de ce modèle seront utilisés pour la désintégration ciblée des fibrilles pathologiques afin d'atténuer les symptômes et d'améliorer les résultats pour les patients."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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