La sclérose latérale amyotrophique (dite aussi maladie de Charcot) est une maladie incurable qui provoque une faiblesse musculaire dans tout le corps, rendant les mouvements et la respiration de plus en plus difficiles jusqu'au décès. La maladie commence souvent par un problème apparemment musculaire dans le pouce ou le mollet et cette faiblesse s'étend progressivement au reste des muscles du corps que l'on contrôle consciemment (muscles dit "squelettiques").
On a trouvé de multiples causes génétiques à la SLA dite familiale, mais celle-ci ne représente qu'un faible pourcentage de l'ensemble des cas. Par contre dans la plupart des cas on trouve dans les cytoplasme des neurones moteurs, des amas d'une protéine nommée TDP-43. Ces amas souvent comporte seulement des fragments de cette protéine qui de plus est dépliée, c'est à dire non fonctionnelle.
On ne sait pas si TDP-43, qui est indispensable à la survie, est une cause de la maladie ou une conséquence d'événements tels qu'une infection virale. De tels interrogations existent aussi dans le cas de la maladie d'Alzheimer ou de Parkinson.
Ce qui est sur c'est que les mutations de cette protéine sont souvent délétères, ce qui n'étonnera personne, et qu'un surcroît ou un défaut de TDP-43 est lui aussi délétère.
Une autre controverse concerne aussi le sens de propagation de la maladie, se propage t-elle depuis les extrémitées vers le cerveau (ce qui correspond à l'expérience des malades) ou au contraire, est-ce une maladie qui nait dans le cerveau et se propage aux extrémitées (hypothèse majoritaire chez les scientifiques et dérivée de ce que l'on observe après un AVC dans la zone motrice du cerveau). Les scientifiques partisans de chacune des deux opinions ont à de multiples reprise prouvé que "l'autre" hypothèse était fausse, ce qui n'est guère informatif.
Les commandes de mouvement initiées par des neurones de la zone motrice du cortex cérébral sont transmises aux neurones moteurs supérieurs de la moelle épinière via le tractus corticospinal. Dans la moelle épinière ces commandes sont transmises aux neurones moteurs inférieurs qui à l'autre extrémité, sont reliés aux muscles.
Les scientifiques Japonais ont supposé que la protéine (TDP-43) se propage anormalement dans ces circuits neuronaux. Jusqu'à présent, on pensait que TDP-43 était cantonné à l'intérieur des neurones et des cellules non-neuronales.
Les auteurs ont établi de nouveaux modèles de SLA de souris qui induisaient initialement des inclusions de TDP-43 mutant dans des types neuronaux ou cellulaires spécifiques dans les circuits moteurs, et ils ont étudié si le TDP-43 et les processus pathologiques pertinents se propageaient à travers les connexions neuronales ou cellulaires.
Les auteurs ont d'abord développé des modèles de SLA qui induisaient principalement des inclusions de TDP-43 dans les neurones corticospinaux, les motoneurones spinaux ou le muscle squelettique des membres antérieurs, en utilisant le virus adéno-associé (AAV) exprimant le mutant TDP-43.
Ils ont ensuite examiné comment le TDP-43 depuis des motoneurones spécifiques, ce propage à d'autres neurones moteurs entrainant la progression de la maladie. Les données ont révélé que le mutant TDP-43 se propageait à travers les connexions neurogliales de manière antérograde dans la voie corticospinale, alors qu'il présentait différentes propriétés dégénératives rétrogrades dans les circuits spinaux. Cela suggère que le TDP-43 pathogène peut induire des mécanismes antéro- et rétrogrades distincts de dégénérescence du système moteur dans la SLA.
Les auteurs ont constaté que le TDP-43 induit dans les neurones corticospinaux était transporté le long des axones de manière antérograde et transféré aux oligodendrocytes le long du tractus corticospinal (CST), coïncidant avec une légère dégénérescence des axones. Lorsque le TDP-43 anormal a été induit dans le cortex cérébral, le cortex cérébral et les axones subissent une dégénérescence et que les oligodendrocytes du tractus corticospinal adoptaient une morphologie réactive. Mais, bien que le TDP-43 soit apparu dans le tractus corticospinal, il ne s'est pas propagé à la moelle épinière. Les oligodendrocytes sont des cellules non neuronales qui assistent les neurones pour faciliter la transmission du signal neuronal, en enveloppant les axones d'une couche protectrice appelée myéline. C'est à dire en langage simple qu'on a bien une progression de la maladie depuis le cerveau vers la moelle épinière, mais l'atteinte est légère.
En revanche, le TDP-43 introduit dans les motoneurones inférieurs ne s'est pas propagé de manière rétrograde aux neurones corticaux ou aux motoneurones supérieurs. Cependant, il a induit une perte extrême en peu de temps des motoneurones inférieurs voisins. La dégénérescence intraspinale a en outre entraîné une atrophie musculaire sévère. De plus, il a été constaté que non seulement les motoneurones, mais également d'autres interneurones de la moelle épinière qui communiquent avec la zone environnante, étaient induits à mourir. De plus, parallèlement à la perte de motoneurones, les muscles se sont également atrophiés à un degré élevé, provoquant des troubles du mouvement. Mais le TDP-43 muté lui-même ne s'est pas propagé aux neurones moteurs supérieurs, au cortex cérébral ni aux muscles. Ce n'est donc pas une progression rétrograde mais plutôt latérale.
Enfin, le TDP-43 induit dans les muscles squelettiques ne s'est pas propagé rétrogradement aux neurones inférieurs spinaux. L'induction de TDP-43 aberrant dans le muscle a augmenté le nombre de fibres régénérantes, mais n'a pas provoqué d'atrophie musculaire ni de dyskinésie. De plus, aucune propagation du TDP-43 à la moelle épinière n'a été observée
Tsuboguchi et al., Acta Neuropathologica 2023.