TDP-43 et Ataxie spinocérébelleuse type 31 (SCA31)

L'ataxie spinocérébelleuse (SCA) est une maladie génétique dégénérative progressive qui se présente sous une trentaine de formes différentes, chacune pouvant être considérée comme une affection neurologique à part entière. Il y a autant de personnes ayant un diagnostic d'ataxie spinocérébelleuse que de personnes ayant un diagnostic de SLA. SCA est héréditaire, progressive, dégénérative et souvent fatale. Curieusement pour une maladie dont l'origine est clairement génétique, il n'y a pas sur le marché de traitement efficace.

Une nouvelle publication étudie le rôle du TDP-43 dans certaines maladies neurodégénératives. TDP-43 agit comme un chaperon d'ARN contre les protéines toxiques.

SCA peut affecter n'importe qui à n'importe quel âge. Les symptômes comprennent des caractéristiques non cérébelleuses, telles que le parkinsonisme, la chorée, le pyramidalisme, les troubles cognitifs, la neuropathie périphérique, les convulsions, entre autres. Comme avec les autres formes d'ataxie, le SCA entraîne fréquemment une atrophie du cervelet, une perte de coordination fine des mouvements musculaires entraînant un mouvement instable et maladroit, ainsi que d'autres symptômes.

Comme pour la SLA, les symptômes d'une ataxie varient selon le type et le patient. Dans de nombreux cas, une personne atteinte d’ataxie conserve sa pleine capacité mentale mais perd progressivement son contrôle physique.

Contrairement à la SLA, dont les causes ne sont pas claires, la plupart des types de SCA sont causés par un gène récessif ou dominant. Dans de nombreux cas, les personnes ne savent pas qu’elles sont porteuses d’un gène pertinent avant d’avoir des enfants qui commencent à montrer des signes de la maladie.

Kinya Ishikawa et Yoshitaka Nagai se sont intéressés à l'ataxie spinocérébelleuse de type 31 (SCA31), qui est l'un des troubles neurodégénératifs autosomiques dominants qui montre l'ataxie cérébelleuse progressive en tant que symptôme cardinal.

Cette maladie est provoquée par une répétition pentanucléotidique complexe longue de 2,5 à 3,8 kb (TGGAA), (TAGAA), (TAAAA) et (TAAAATAGAA) dans un intron du gène appelé BEAN1, qui est exprimé dans le cerveau et associé à Nedd4.

En comparant diverses répétitions de pentanucléotides dans ce locus particulier parmi les populations japonaises et caucasiennes de contrôle, il a été constaté que (TGGAA) était la seule séquence corrélée avec SCA31.

Cette répétition complexe réside également dans l'intron d'un autre gène, TK2 (thymidine kinase 2), qui est transcrit dans le sens opposé, indiquant que la répétition complexe est transcrite de manière bidirectionnelle sous forme de répétitions non codantes.

Dans le cerveau humain atteint de SCA31 avec la variante (UGGAA), il a été découvert que le transcrit BEAN1 de la mutation SCA31 formait des structures d’ARN anormales appelées foyers d’ARN dans les noyaux de cellules de Purkinje du cervelet.

Par BrainsRusDC - Travail personnel, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64271015

Une analyse de réduction d'ARN a révélé par la suite que (UGGAA) se lie aux protéines de liaison à l'ARN TDP-43, FUS et hnRNP A2 / B1.

En fait, il a été constaté que TDP-43 co-localisait avec des foyers d’ARN dans des cellules de Purkinje SCA31 humaines. Pour disséquer la pathogenèse de (UGGAA) dans SCA31, les auteurs ont généré des modèles de mouches transgéniques de type SCA31 en surexprimant les répétitions de pentanucléotide du complexe SCA31 chez Drosophila. Ils ont découvert que la toxicité de (UGGAA) dépend de la longueur et du niveau d'expression et qu'elle était atténuée par la co-expression de TDP-43, FUS et hnRNP A2 / B1. Une enquête plus approfondie a révélé que le TDP-43 améliore la toxicité (UGGAA) en corrigeant directement la structure anormale de (UGGAA).

Cela les a amenés à proposer que TDP-43 agisse en tant que chaperon d'ARN contre les substances toxiques (UGGAA) n. D'autres recherches sur le rôle des protéines de liaison à l'ARN en tant que chaperons d'ARN pourraient fournir une nouvelle stratégie thérapeutique pour SCA31, voire pour d'autres protéopathies de type TDP-43.

Publicité

Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

Le contrôle normal de la sécrétion d'insuline et de glucagon par les îlots pancréatiques est essentiel au maintien de l'homéostasie de la glycémie et devient défectueux pour toutes les formes de diabète sucré. Il y a des relations mal comprises entre la SLA et le diabète, tout comme il y en a entre la SLA et le cancer. Nous savons depuis longtemps qu'environ la moitié des malades atteints de SLA sont insulino-résistants. C'est aussi le cas dans d'autres maladies neuro-dégénératives comme Alzheimer ou la maladie de Kennedy. Un article récent implique un neuro-transmetteur dans la régulation de l'insuline.

Le rôle du neurotransmetteur inhibiteur GABA (acide γ-aminobutyrique) dans le contrôle de la sécrétion de cellules d'îlots pancréatiques est connu depuis longtemps. Le GABA soit libéré dans les cellules β pancréatiques à la fois par des microvésicules de type synaptique et par de grandes vésicules centrales denses sous le contrôle du glucose, et l'acide aminé sécrété empêche ensuite la libération de glucagon par les cellules α4.

Source: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery

En agissant en tant que messager autocrine et en se liant à ses récepteurs sur les cellules β, le GABA peut également freiner la sécrétion d'insuline. Cependant il n'était pas compris, comment le neurotransmetteur pouvait entrer ou sortir de la cellule à travers la membrane plasmique. Menegaz et ses collaborateurs montrent dans leur article, que le GABA est principalement présent dans îlots humains dans le cytosol des cellules β et δ, mais non des cellules α. En outre, les auteurs ont constaté une diminution des taux de GABA dans des échantillons de patients atteints de diabète de type 1 ou de type 2, contribuant ainsi potentiellement à la libération exagérée de glucagon observée dans ces maladies. Bien que cela n'ait pas été signalé dans cette étude, les patients atteints de SLA ont des taux de GABA dans le cortex moteur nettement inférieurs à ceux des personnes en bonne santé.

Un aspect important de la nouvelle étude réside dans l’identification de médiateurs moléculaires probables de l’absorption et de la libération de GABA par les cellules β. En recherchant dans des bases de données publiées des protéines connues transportant le GABA, les auteurs ont montré que TauT était à la fois exprimé de manière détectable et localisé à la membrane plasmique dans les cellules β humaines. Un autre transporteur, le membre de la famille Slc LAT2, a également été impliqué en tant que transporteur d’un mimétique du GABA.

Les auteurs ont ensuite exploré le rôle potentiel du GABA intra-îlot dans le contrôle de la sécrétion d’hormones, montrant ainsi qu'une diminution de la synthèse de GABA par des cellules β, augmente la sécrétion d'insuline. À l'inverse, le GABA ajouté de manière exogène diminue la sécrétion d'insuline dans les cellules β stimulées par le glucose.

De manière transitoire, les travaux suggèrent un nouveau potentiel thérapeutique pour le traitement du GABA dans le diabète. Dans le diabète de type 2, les agonistes (ou les inhibiteurs du métabolisme du GABA) peuvent moduler la sécrétion d'insuline. Cependant, dans le diabète de type 1, dans lequel les cellules β ont été détruites, les antagonistes du GABA pourraient stimuler la sécrétion de glucagon et améliorer le risque d'hypoglycémie mettant la vie en danger.

Publicité

Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

Il y a beaucoup de questions sur la façon dont le TDP-43 peut être délétère dans la maladie de la SLA. Normalement, TDP-43 est impliqué dans de nombreux scénarios de réparation ou de protection. En 2013 des scientifiques avaient proposé que le TDP-43 détruise les mitochondries en perturbant leurs processus de fission/fusion (les mitochondries sont des structures très dynamiques). Cependant, ce n'est pas le consensus scientifique.

Un article scientifique publié le 30 octobre 2019 sur la maladie d'Alzheimer confirme l'effet d'un peptide luttant contre l’agrégation de TDP-4 dans les mitochondries. Ce peptide et d'autres étaient déjà décrits dans une publication de 2016 sur la SLA.

Les mécanismes moléculaires par lesquels TDP-43 contribue à la pathologie de la SLA restaient insaisissables. Dans l'article de 2016, les auteurs écrivaient qu'ils avaient découvert que le TDP-43 s'accumulait dans les mitochondries des neurones chez les sujets atteints de SLA ou de démence frontotemporale. Les maladies neurodégénératives sont caractérisées par une localisation cytoplasmique de TDP-43 dans des sortes de granules. L'étude de 2016 établissait un lien direct entre la toxicité du TDP-43 et le métabolisme mitochondrial et proposait de cibler la localisation mitochondriale du TDP-43 en tant qu’approche thérapeutique prometteuse pour la SLA.

Les auteurs de l’étude de 2019 (Gao et ses collègues), eux, démontrent qu’un des deux peptides inhibiteur du TDP-43 mitochondrial de l'article de 2016, quand il est administré tardivement au cours de la maladie, peut atténuer le développement et la progression de la perte neuronale cérébrale et des déficits comportementaux chez le modèle de souris transgénique 5XFAD dans la maladie d’Alzheimer.

Si ce peptide est efficace contre les protéinopathies TDP-43, il s'agit d'une véritable avancée, car un peptide est quelque chose qui est facile à produire à faible coût.

Dans les maladies neurodégénératives, TDP-43 est localisé dans le cytoplasme ainsi que dans les mitochondries pouvant être libres dans le cytoplasme ou ancré dans le réticulum endoplasmique, où il lui confère l'aspect "brut" du réticulum endoplasmique.

TDP-43 ou des formes tronquées de TDP-43 peuvent être présentes à l'intérieur ou à l'extérieur des mitochondries. La partie de la longueur totale de TDP-43 à l'intérieur des mitochondries peut se lier aux sous-unités codant pour l'ARN messager transcrit par la mitochondrie (ARNm), alors que la TDP-43 tronquée dépourvue de la séquence de localisation mitochondriale M1 est limitée à l'espace de la membrane interne aucun effet sur l'expression de ND3 / 6 ou la fonction mitochondriale.

La localisation mitochondriale de TDP-43 dépend de son motif M1, dont la suppression supprime son accumulation mitochondriale sans effet significatif sur sa demi-vie, sa dimérisation, sa liaison fonctionnelle à des cibles d'ARNm et l'expression de TDP-43 cytosolique, nucléaire ou total. Le peptide synthétisé PM1 (YGRKKRRQRRRAQFPGACGL) dans lequel le motif M1 a été fusionné au peptide TAT (GRKKRRQRRR), inhibe de manière compétitive la localisation mitochondriale de TDP-43 et supprime la toxicité induite par TDP-43 sur la mitochondrie et les neurones sans incidence sur les neurones TDP-43 expression

Les auteurs ont utilisé PM1, un inhibiteur peptidique dérivé de TDP-43, en injection continue, pour réduire spécifiquement son expression dans les mitochondries. La PM1 a aboli la protéinopathie TDP-43, inversé la perte neuronale et réduit la neuroinflammation chez les souris 5XFAD âgées bien après l'apparition des symptômes. Comme la charge de la plaque amyloïde n’a pas été atténuée ni prévenue par PM1, les résultats des auteurs indiquent clairement que le TDP-43 dans les mitochondries n’affecte pas la pathologie de l’Aβ.

L'administration chronique du peptide PM1, a atténuée de manière significative la protéinopathie TDP-43, les anomalies mitochondriales, la microgliosis et même les pertes neuronales, mais a été sans effet sur la charge en plaques amyloïdes chez des souris 5XFAD âgées de 12 mois, bien après l'apparition des symptômes. PM1 a également amélioré les fonctions cognitives et motrices chez les souris 5XFAD âgées de 12 mois et a empêché complètement l'apparition d'une déficience cognitive légère chez les souris 5XFAD âgées de 6 mois.

Au-delà de son implication dans la maladie d'Alzheimer, cet article corrobore l'article de 2016 sur la SLA et laisse donc espérer qu'une administration (continue, similaire à une pompe à insuline) d'un peptide à faible coût pourrait être très bénéfique pour la SLA.

Publicité

Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

SLA et cancer

Il existe un mystère persistant sur les mécanismes causatifs de la SLA. Les travaux intenses depuis deux décennies, sur la SOD1 n’ont pas aidé à comprendre de manière concluante son lien avec la maladie. De nombreuses mutations de SOD1 produisent des phénotypes de SLA très similaires. Mais ces mutations n'ont pas empêché les neurones de fonctionner correctement pendant plusieurs décennies, de sorte qu'il est difficile de les invoquer pour expliquer l'apparition de la maladie. Même s'il y a moins de travaux scientifique concernant FUS ou TDP-43, car leur découverte est plus récente, le mystère est également complet sur la manière dont une protéine TDP-43 non mutée et mal localisée dans le cytoplasme, pourrait tuer un neurone. Le seul cas évident est celui de C9orf72, où les répétions de dipeptide, ne pourrait manifestement pas produire de protéine fonctionnelle. Cependant même dans ce cas, on ignore pourquoi la SLA se déclare seulement à un âge avancé.

PARP est impliqué dans la réparation de l'ADN

Il y a un lien troublant entre le cancer et la SLA, par exemple il y a une relation inverse entre l'apparition du cancer et l'apparition de la SLA. Les médicaments contre la SLA ont également des propriétés anticancéreuses. Donc, il n’est peut-être pas surprenant qu’ils puissent partager une cause fondamentale: des défauts dans les mécanismes de réparation de l’ADN. Les poly-ADP-ribose polymérases (PARP) interviennent dans la réparation de l'ADN, tout comme FUS ou TDP-43.

Lors de dommages à l'ADN ou de stress cellulaire, les PARP sont activés, entraînant une augmentation de la quantité de poly-ADP-ribose et une diminution de la quantité de NAD+.

La mauvaise localisation de FUS et TDP-43 dans le cytoplasme inhibe le mécanisme de réparation de l’ADN

FUS et TDP-43 jouent tous deux un rôle dans le traitement de l'ARN, y compris l'épissage, la transcription et le transport. L'implication de FUS et de TDP-43 dans la réponse aux dommages du génome cellulaire a été découverte récemment. Dans les neurones sains, le FUS protège le génome en facilitant le recrutement dépendant de PARP-1. Les auteurs rapportent que TDP-43 est un composant essentiel de la voie de réparation de rupture d'ADN à double brin (ADN) médiée par une jonction d'extrémité (NHEJ). TDP-43 est rapidement recruté sur les sites d'ADN à double brin pour interagir de manière stable avec les facteurs DDR et NHEJ, agissant en particulier comme un échafaudage pour le recrutement du complexe XRCC4-ADN ligase 4 isolant aux sites DSB. En effet, la présence de fragmentation de TDP-43 et son agrégation dans des échantillons de SLA est fortement corrélées à la présence de PARP-1 et de caspase-3 clivées.

Au cours de l'apoptose, la PARP se déplace vers le cytoplasme

Les caspases sont une famille de protéases de la cystéine qui jouent un rôle essentiel dans la mort cellulaire programmée. Cette protéase clive PARP-1 en deux fragments, la laissant complètement inactive, afin de limiter la production de poly-ADP-ribose. L'un de ses fragments migre du noyau vers le cytoplasme et est considéré comme une cible de l'auto-immunité. Au début de l'année 2019, il a été constaté qu'une dysrégulation de la PARylation pourrait contribuer à la pathogenèse de la SLA en favorisant l'agrégation des protéines.

Bien que la PARylation se produise principalement sur les protéines PARP, l'association de la PAR aux granules liées à la SLA a été observée.

Chaine causale de la SLA

Les résultats des scientifiques relient donc la pathologie de TDP-43 à une réparation altérée du DSB et à une signalisation persistante du DDR dans les maladies du motoneurone, et suggèrent que les thérapies ciblées sur la réparation du double brin d'ADN, pourraient améliorer l'instabilité du génome induite par la toxicité du TDP-43 dans les maladies du motoneurone.

En résumé:

• Des mutations de FUS ou de TDP-43 rendraient inefficace la réparation de l'ADN.
• L'intervention de PARP réparerait cet ADN et transfèrerait TDP-43 dans des granules localisés dans le cytoplasme.
• Cela aggraverait encore les problèmes de réparation de l'ADN.

Un possible méchanisme thérapeutique

Ces nouvelles découvertes permettent de mieux comprendre comment un défaut de réparation de l’ADN peut être associé à la neurodégénérescence FUS et/ou TDP-43, et soulève la question de savoir si la résolution des problèmes de ligature de l’ADN serait une voie prometteuse pour la mise au point de traitements neuroprotecteurs.

Contact the author

Advertisement

This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Qu'est-ce que l'interleukine 6?

L'interleukine 6 (IL6) est une cytokine pléiotrope puissante qui régule la croissance et la différenciation cellulaires et joue un rôle important dans la réponse immunitaire. La production dérégulée d'IL6 est impliquée dans la pathogenèse de nombreuses maladies, telles que le myélome multiple, les maladies auto-immunes et le cancer de la prostate. Outre d'autres fonctions, l'interleukine 6 (IL-6) est impliquée dans le développement de réactions immunologiques et inflammatoires. Les maladies auto-immunes telles que la polyarthrite rhumatoïde sont associées à des taux d'IL-6 anormalement élevés.

Comment agit-elle?

L'IL-6 avait été précédemment classée en tant que cytokine proinflammatoire, mais les effets anti-inflammatoires (bénéfiques) des myokines en général de l'interleukine 6 d'origine musculaire, sont maintenant reconnus. On a donc une cytokine qui peut avoir deux modes, l'un bénéfique, l'autre délétère, comment cela est-il possible?

L'explication pourrait être que les voies de signalisation en amont et en aval de l'IL-6 diffèrent nettement entre les myocytes et les macrophages. Il semble que contrairement à la signalisation de l'IL-6 dans les macrophages, qui dépend de l'activation de la voie de signalisation NFκB, l'expression intramusculaire de l'IL-6 est régulée par un réseau de cascades de signalisation, comprenant les voies Ca2+/NFAT et glycogène/p38 MAPK.

L'IL6 possède 2 paradigmes de signalisation: la signalisation classique IL6 et la transsignalisation IL6. Bien que la signalisation classique de l'IL6 se produise par le biais de récepteurs à l'IL6 liés à la membrane, la retransformation de l'IL6 est induite par une augmentation systémique et localisée du récepteur extracellulaire de l'IL6 soluble (sIL6R) générée par un clivage protéolytique, appelé «délestage,» du récepteur à partir de la surface des cellules. Ces récepteurs solubles peuvent être activés par l'IL6 et activer des cascades de signalisation. Ainsi, la trans-signalisation de l'IL6 permet d'activer les voies de signalisation de l'IL6 dans les cellules qui n'expriment pas le récepteur d'IL6.

Il y a-t-il différents réactions à l'IL6 chez les humains?

Chez l’humain, il existe au moins deux allèles pour le récepteur d'IL6 (Asp358Ala, A / C; rs2228145), l’allèle A (Asp358) étant l’allèle principal et l’allèle C (Ala358), l’allèle variant. L'expression du récepteur d'IL6 (IL6R) est favorisée par l'allèle C. Chez les personnes ayant hérités de l'allèle IL6R, l' expression accrue du récepteur améliore à la fois la transsignalisation d'IL6 localisée et systémique en présence d'IL6. Cet allèle est associé avec certaines maladies comme l'asthme.

Pourquoi IL6 aurait-elle un intérêt dans le traitement de la SLA?

Peut-être parce qu’il a été rapporté qu’un malade de la SLA avait connu une rémission en 2014 en consommant de la lunasine, un peptide de soja, des chercheurs se sont demandés si la transsignalisation de l’IL6 pourrait jouer un rôle potentiel dans la SLA.

Comment ont procédés les scientifiques?

Les niveaux d’IL6 et de sIL6R ont été mesurés dans des échantillons dans une cohorte de patients atteints de SLA et comparés à des patients en bonne santé. Leurs résultats suggèrent que l'allèle IL6R C influence la signalisation de l'IL6 dans le système nerveux central des patients atteints de SLA. Dans une deuxième cohorte de sujets atteints de SLA avec des données cliniques plus définies, la présence de l'allèle IL6R C était associée à une progression plus rapide de la maladie. Ces résultats suggèrent que l'identification des patients possédant l'allèle IL6R C pourrait fournir des informations utiles pour prédire la progression de la maladie et identifier ceux qui pourraient bénéficier le plus des traitements bloquant l'IL6R.

Que c'était-il passé en 2014

Les spécialistes du domaine de la SLA se rappelleront qu’en 2014, Mike McDuff qui est atteint de la SLA, avait constaté des améliorations spectaculaires de son élocution, de sa déglutition et de la force de ses membres lors d'un régime contenant de la lunasine.

Le dr Bedlack de la clinique SLA Duke, avait alors confirmé que les symptomes de Mike McDuff avait effectivement connu une amélioration spectaculaire. Un essai clinique a alors été réalisé pour évaluer l'intérêt de la lunasine dans le cas de la SLA. Cinquante personnes atteintes de SLA ont été mises sous le régime contenant exactement la lunasine que Mike McDuff avait suivi et ont été suivies pendant un an. L’essai clinique s'est terminé en septembre 2017. Malheureusement, rien n'indique que la lunasine ait ralenti, arrêté ou inversé la SLA chez les participants à l’essai clinique. Les effets indésirables gastro-intestinaux étaient plus fréquents que prévu chez les participants à l'essai, y compris des cas de constipation suffisamment graves pour justifier une hospitalisation.

Contact the author

Advertisement

This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Les mitochondries extracellulaires et leur impact sur les neurones

Les mitochondries sont fréquemment échangées entre cellules et doivent changer de forme en conséquence pour s'adapter à leur environnement. "La plupart des scientifiques pensent que les mitochondries situées à l'extérieur des cellules devaient être issues de cellules mortes ou mourantes", a déclaré Mochly-Rosen qui vient de publier un article dans Nature Neuroscience. "Mais nous avons trouvé beaucoup de mitochondries hautement efficaces dans le bouillon de culture, ainsi que certaines qui étaient endommagées. Et les cellules gliales qui les libèrent semblent très vivantes."

Comme cela a été récemment découvert, même les cellules saines libèrent régulièrement des mitochondries dans leur environnement immédiat.

Une enzyme qui détruit les mitonchondries

Une enzyme appelée Drp1 qui facilite la fission mitochondriale peut devenir hyperactive à cause d'agrégats de protéines neurotoxiques tels que ceux liés aux maladies d'Alzheimer, de Parkinson ou de Huntington ou à la sclérose latérale amyotrophique.

Un fragment de protéine, qui bloque spécifiquement la fission mitochondriale

Il y a environ sept ans, l'équipe de Mochly-Rosen a conçu un fragment de protéine, appelé peptide P110, qui bloque spécifiquement la fission mitochondriale induite par la Drp1 lorsqu'elle se produit à un rythme excessif, comme c'est le cas lorsqu'une cellule est endommagée.

Mitochondries et système immunitaire

La relation entre mitochondries et eucaryotes a été déterminante pour le succès de la vie métazoaire sur Terre. La colonisation cellulaire par les α-protéobactéries ancestrales il y a plus d'un milliard d'années confère des avantages en termes de production d'énergie et d'utilisation de l'oxygène. Cependant, les cellules hôtes devaient reconnaître et protéger leurs endosymbiotes de plus en plus essentiels tout en identifiant et en repoussant simultanément les envahisseurs bactériens pathogènes apparentés phylogénétiquement. Par conséquent, les mitochondries sont devenues immunologiquement privilégiées.

Néanmoins, une mauvaise identification de l'ADN mitochondrial extracellulaire, des mitochondries endommagées ou d'autres structures moléculaires associées à des dommages (DAMP) en tant que bactérie peut déclencher des mécanismes immunitaires innés (stériles) qui contribuent à leur tour au dysfonctionnement mitochondrial et à la propagation de la pathologie dans les maladies inflammatoires aiguës et chroniques.

La perte de l’état immunitaire privilégié est corrélée aux mitochondries endommagées par la microglie

Leurs résultats ont montré que la perte de l’état privilégié immunitaire des mitochondries extracellulaires endommagées était corrélée à une libération accrue de mitochondries endommagées par la microglie, et que les mitochondries extracellulaires endommagées contribuaient directement à la propagation de la maladie en agissant comme des effecteurs de la réponse immunitaire innée en visant les astrocytes adjacents. et des neurones.

Une augmentation de la fission mitochondriale médiée par Drp1 – Fis1 dans la microglie activée déclenche la formation de mitochondries fragmentées et endommagées qui sont libérées de ces cellules, induisant ainsi une réponse immunitaire innée.

Les mitochondries fragmentées sont des biomarqueur de la neurodégénérescence

Des études cliniques et expérimentales ont identifié des mitochondries fragmentées dans les biofluides de patients atteints d'hémorragie sous-arachnoïdienne et de patients victimes d'un AVC, ce qui suggère que leur présence dans l'espace extracellulaire est un biomarqueur de la neurodégénérescence et de la gravité de la maladie. Leurs données ont montré un rôle causal des mitochondries extracellulaires dysfonctionnelles dans la propagation des signaux neurodégénératifs à partir de la microglie. Les réponses immunitaires innées dans les maladies neurodégénératives commencent tôt dans la pathogenèse de ces maladies et sont associées à une infiltration minime, voire nulle, des cellules immunitaires dérivées du sang dans le cerveau. Ce sont les cellules résidentes du cerveau, la microglie et les astrocytes, qui déclenchent cette réponse immunitaire stérile, contribuant ainsi au dysfonctionnement neuronal et à la dégénérescence.

Le peptide P110 réduit la libération de mitochondries endommagées de la microglie

Les auteurs ont précédemment rapporté que les neurones hébergent des protéines neurotoxiques. Leurs données ont montré que le peptide P110 inhibiteur de Drp1 – Fis1 réduit la fission mitochondriale et la libération consécutive de mitochondries endommagées de la microglie, inhibant ainsi l'activation des astrocytes et protégeant les neurones des attaques immunitaires innées.

Un cercle vicieux entraine la neurodégénérescence

Leurs données suggèrent plutôt qu'un relais de la signalisation glie-neurone-à-glie joue un rôle important dans la neurodégénérescence. En alimentant le cercle vicieux, la mort des neurones, induite par les protéines neurotoxiques, génère d'autres débris cellulaires et ces débris (DAMP), ainsi que des mitochondries dysfonctionnelles libérées par des microglies exprimant des protéines neurotoxiques, exacerbent l'activation des astrocytes et l'inflammation pathogène chronique.

Ainsi, la mort cellulaire neuronale et le phénotype final de la maladie se produisent via l'activation de la réponse immunitaire innée ainsi que via les effets directs de la mort cellulaire induite par une protéine neurotoxique.

L'activation de la réponse immunitaire innée et la mort cellulaire neuronale induite par une protéine neurotoxique dans des modèles de maladies neurodégénératives sont toutes deux dépendantes d'une fragmentation excessive des mitochondries induite par Drp1 – Fis1.

La quantité minimale de mitochondries endommagées nécessaire à la propagation de la mort des cellules neuronales est également inconnue et le transfert de mitochondries fonctionnelles entre la microglie et les astrocytes et entre la glie et les neurones joue un rôle dans les conditions physiologiques. Cependant, les chercheurs savent que les mitochondries extracellulaires sont essentielles à la médiation de cette propagation de signalisation pathologique de cellule à cellule.

Le rapport entre les mitochondries endommagées et les mitochondries fonctionnelles dans le milieu extracellulaire détermine le devenir des neurones. Bien que les mitochondries extracellulaires endommagées soient nuisibles, le transfert de mitochondries fonctionnelles est protecteur, comme cela a été démontré précédemment, par exemple dans un modèle murin de lésion pulmonaire aiguë et dans un modèle d'accident vasculaire cérébral. La question de savoir si les mitochondries extracellulaires endommagées pénètrent dans les neurones, comme cela a été suggéré pour les mitochondries fonctionnelles dans une étude précédente, n'a pas encore été déterminée.

Ce n'est pas la quantité de mitochondries extracellulaires mais plutôt le rapport entre les mitochondries endommagées et les mitochondries fonctionnelles dans le milieu extracellulaire qui régit l'issue des neurones et est déterminé par l'ampleur de la fission pathologique chez le donneur microglie.

Un lent chemin vers l'élaboration d'un médicament

Leurs données suggèrent que l'inhibition sélective de la fission mitochondriale pathologique dans la microglie (médiée par Drp1 – Fis1) sans affecter la fission physiologique mitochondriale réduit la propagation de la lésion neuronale par deux mécanismes.

Premièrement, P110 a réduit l'activation de la réponse immunitaire innée dans les microglies et les astrocytes et la mort des cellules neuronales induite par les cytokines induite par les mitochondries extracellulaires et dysfonctionnelles.

Deuxièmement, l'inhibition de la fission mitochondriale pathologique par P110 dans la microglie du donneur a contribué à la survie des cellules neuronales en augmentant le ratio de mitochondries saines à celles endommagées libérées par les cellules du donneur, protégeant ainsi les neurones.

La suppression de la fission mitochondriale médiée par Drp1 – Fis1 est une approche intéressante pour interrompre cette pathologie mitochondriale microglie-à-astrocyte-à-neurone pathologique, et favoriser le transfert de mitochondries saines aux neurones.

Cependant, les chercheurs envisagent que tout moyen de normaliser l'équilibre entre les mitochondries saines et endommagées au sein du milieu neuronal, par exemple en éliminant les mitochondries endommagés et fragmentés avec des anticorps spécifiques ou en introduisant des mitochondries en bonne santé, pourrait également fournir une protection neuronale dans les maladies neurodégénératives.

Article de Nature Neuroscience: Fragmented mitochondria released from microglia trigger A1 astrocytic response and propagate inflammatory neurodegeneration

Publicité

Contact the author

Advertisement

This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

But de cette étude

L'Edaravone a été approuvé en tant que médicament thérapeutique contre la SLA en juin 2015 au Japon et par le ministère coréen de la Sécurité des aliments et des médicaments en décembre 2015.

Dans cette étude observationnelle, sur les patients SLA dans la population coréenne, les patients traités par l'édaravone ont présenté des résultats modestes aux tests ALSFRS-R et de la fonction pulmonaire. Plusieurs études antérieures sur l'édaravone avaient aussi rapporté des résultats assez faibles quantitativement dans le traitement de la SLA.

Résultats de cette nouvelle étude sur l'Edaravone

L’essai clinique de phase 3 sur l’édaravone a montré une diminution de ALSFRS-R moyenne de 5,01 points en 6 mois dans le groupe traité, et une diminution moyenne de 7,50 points en 6 mois dans le groupe témoin.

Les patients impliqués dans cette étude ont montré une diminution moyenne de 5,75 point.

Les caractéristiques initiales des patients SLA inclus dans cette étude avaient une ALSFRS-R moyenne de 34,25 et une CVF moyenne de 75%, reflétant un stade plus avancé des patients SLA chez les patients de cette nouvelle étude par rapport aux patients du récent essai clinique de phase 3.

Il convient de noter qu’une étude récente portant sur des patients SLA avancés ayant une CVF de moins de 60% ne montrait aucun avantage de l’édaravone, ce qui reflétait l’importance d’une intervention précoce dans le traitement des patients SLA. L'étude sur des patients Coréens a également montré une certaine efficacité chez les patients SLA présentant un score moyen CVF de 75%.

Dans l'étude présente, les résultats indiquent également que la réduction ne se limite pas à un domaine spécifique, mais concerne également différents domaines de ALSFRS-R.

Castillo-Viguera et al. ont suggéré qu'une suppression de plus de 20% de ALSFRS-R est cliniquement significative; L'essai clinique de phase 3 sur l'édaravone avait montré une diminution de la progression de 33%, mais l'étude présente, n'a montré qu'un ralentissement de la progression de 23% au bout de 6 mois.

Effets indésirables de l'Edaravone

Edaravone est connu pour provoquer des effets indésirables fréquents, chez jusqu'à 84% des patients. Les effets indésirables les plus courants sont les suivants: contusion, constipation, dermatite de contact, dysphagie, eczéma et inflammation des voies respiratoires supérieures (par ordre de fréquence décroissante); 16% des patients ont présenté des événements indésirables graves. Dans l'étude présente, deux patients ont présenté un eczéma et un prurit, qui ont été bien tolérés avec un traitement antihistaminique et stéroïdien oral. Il convient également de signaler une leucopénie transitoire chez un patient qui a guéri après quelques jours de traitement initial. Aucun décès n'a été rencontré pendant la période de suivi.

Les limites de l'étude présente sont les suivantes. L'étude était observationnelle, sans groupe témoin pour comparaison. Le nombre modeste de patients recrutés doit être pris en compte dans l’évaluation des résultats.

Conclusions

Il s'agit d'une étude réalisée auprès de patients coréens et portant sur l'étude présente ouverte de l'édaravone sur des patients atteints de SLA. Le traitement a été bien toléré sans événement indésirable significatif. Conformément à des études antérieures menées au Japon, aux États-Unis et en Europe, l'étude présente montre que le traitement a été bien toléré et a montré seulement une légère amélioration à un stade plus avancé de la SLA.

L'étude est consultable ici: https://doi.org/10.1007/s10072-019-04055-3

Contact the author

Advertisement

This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.

Un inhibiteur de RPK1 a été testé pour son innocuité chez des personnes saines

Pourquoi s’intéresser à RPK1?

La sérine/thréonine protéine kinase 1 (RIPK1) interagissant avec les récepteurs est une protéine intracellulaire impliquée dans la régulation de l’inflammation et de la mort cellulaire. RIPK1 est activé en réponse à plusieurs stimuli inflammatoires, notamment la signalisation du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) par le récepteur du TNF 1. Lorsqu’il est activé, RIPK1 déclenche de multiples réponses cellulaires, notamment la libération de cytokines, l’activation microgliale et la nécroptose, forme régulée de la mort cellulaire.

Le rôle précoce de RIPK1 dans cette cascade de signalisation a conduit à l’hypothèse que l’inhibition de la signalisation de RIPK1 pourrait être bénéfique dans les maladies caractérisées par un excès de mort cellulaire et une inflammation comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA).

En effet, il a été démontré que l’inhibition de l’activité de RIPK1 protège contre la mort cellulaire nécroptotique in vitro sur une gamme de modèles de mort cellulaire (voir plus loin).

Dans les modèles animaux de maladies allant de la colite ulcéreuse à la sclérose en plaques, l’inhibition de cette voie protège de la pathologie et de la mort cellulaire. Ces découvertes non cliniques, associées aux observations de l’activité accrue de RIPK1 dans des maladies humaines telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la maladie d’Alzheimer (AD) et la sclérose en plaques, suggèrent que l’inhibition de RIPK1 pourrait être bénéfique dans de nombreuses maladies chroniques différentes.

Quels traitements problèmes il y a-t-il avec les inhibiteurs de RPK1?

Les inhibiteurs de RIPK1 sont actuellement en cours d’évaluation en tant que traitements des maladies inflammatoires systémiques, y compris les maladies inflammatoires de l’intestin et le psoriasis, mais rien n’indique que les inhibiteurs précédemment étudiés chez l’homme pénètrent dans le système nerveux central (SNC). Pour évaluer le potentiel de l’inhibition de RIPK1 en tant que thérapeutique pour les maladies neurodégénératives chroniques, il est nécessaire d’étudier la pharmacocinétique (PK), la pharmacodynamique (PD) et le profil de sécurité d’une molécule capable d’entrer dans le SNC à des concentrations efficaces.

DNL104 est un inhibiteur sélectif de l’activité de RIPK1 pénétrable dans le SNC, développé par Denali Therapeutics en tant que traitement potentiel de la maladie neurodégénérative. Denali, une société de biotechnologie spécialisée dans le SNC, est composée de vétérans de Genentech, et a adhéré au programme RIK1 en 2016 grâce à l’acquisition d’Incro Pharmaceuticals. Sanofi a déboursé 125 millions de dollars (110 millions d’euros) en fin 2018 pour une participation dans deux inhibiteurs de RIPK1 en développement à Denali. L’accord couvre de petites molécules conçues pour traiter plusieurs maladies inflammatoires neurodégénératives et systémiques.

Quelles sont les connaissances actuelles sur le sujet?

L’inhibition de la phosphorylation de RIP K 1 montre une protection contre la pathologie et l’inflammation in vitro et chez l’animal, induite par divers défis, y compris dans les modèles animaux atteints de maladie du SNC (AD et ALS).

Quelle question cette étude a-t-elle abordée?

Les effets sur l’innocuité, la tolérabilité, la pharmacocinétique et la pharmacodynamique de l’inhibiteur D NL104 du RIP1 kinase pénétrant dans le SNC ont été testés dans le cadre d’essais randomisés contrôlés par placebo à doses croissantes et croissantes.

Qu’est-ce que cette étude ajoute à nos connaissances?

Les résultats montrent que DNL104 inhibe la phosphorylation de RIPK1 chez des volontaires sains en bonne santé sans effet sur la sécurité du système nerveux central, mais des problèmes de toxicité hépatique ont été soulevés dans l’étude à doses croissantes multiples, dans laquelle 37,5% des sujets (6 sujets) ont développé des tests de la fonction hépatique élevés. liés au médicament, dont 50% (3 sujets) ont été classés dans la catégorie induisant une lésion du foie induite par le médicament (DILI).

Pourquoi s’intéresser à la nécroptose?

En 2014, on savait déjà depuis longtemps que l’origine de la SLA n’était pas dans les neurones moteurs, mais dans d’autres cellules. Mais 8 ans après la découverte de TDP-43 et 3 ans après la découverte de C9orf72, la plupart des connaissances sur les mécanismes de la dégénérescence de motoneurone dans la SLA provenaient toujours d’études sur les modèles de souris de type SOD1. Une conclusion claire de ces études est que les cellules non neuronales jouent un rôle critique dans la neurodégénérescence liée aux mutations de SOD1. En effet, la présence de cellules gliales saines retardait considérablement l’apparition de la dégénérescence des motoneurones, augmentant de 50 % la durée de vie sans maladie.

Depuis les travaux du groupe Jean-Pierre Julien en 2005, il a été suggéré à plusieurs reprises que les interneurones, les cellules de Schwann myélinisantes du système nerveux périphérique et les cellules endothéliales du système vasculaire pouvaient être à l’origine de la SLA. Mais d’autres études ont suggéré au contraire que les astrocytes pouvaient provoquer une dégénérescence spontanée des motoneurones. Par exemple en 2003, des chercheurs dirigés par Don Cleveland de l’Université de Californie à San Diego ont impliqué les astrocytes dans la mort des motoneurones, en montrant qu’administrer SOD1 à ces cellules non neuronales entraînait toujours une maladie du motoneurone.

Une recherche agnostique sur la cause de la SLA

D’habitude quand un scientifique décide de monter une expérience, c’est qu’il veut tester une hypothèse. L’hypothèse, elle-même repose sur un modèle de la maladie. Une nouvelle tendance en biologie est de faire de la recherche, sans avoir une idée préconçue (le modèle de la maladie). On estime que c’est une façon, certes difficile, d’obtenir des résultats que l’on n’aurait pas pu obtenir en procédant classiquement.

Afin de déterminer si les astrocytes de patients atteints de sALS peuvent tuer les motoneurones indépendamment sans être exposés à SOD1, le groupe de Przedborski décide d’étudier la mixité de différents types de cellules après qu’elles eurent été exposées à la SLA, sans préjuger de ce qui cause la SLA. Pour cela ils décident de concevoir « leur » modèle in-vitro de la SLA. Cet article qui est bien cité (100 fois) contredit cependant nombre d’autres études.

Diane Re et Virginia Le Verche isolent des astrocytes issus de cortex moteur post mortem et de tissu de la moelle épinière de six patients sALS et de 15 témoins. Elles se rendent compte qu’après un mois de culture, que les astrocytes ont dominé les autres cultures. Les chercheurs ont ensuite mélangé ces astrocytes à des motoneurones dérivés de cellules souches embryonnaires humaines. Alors que les neurones prospéraient lorsqu’ils cohabitaient avec des astrocytes de témoins non-sALS, leur nombre a commencé à chuter après seulement quatre jours de culture avec des astrocytes sALS. Tout cela montre clairement que les astrocytes de patients atteints de SALS tuent spécifiquement les motoneurones, contrairement aux astrocytes de contrôle.

D’autres types de neurones que les motoneurones étaient cependant résistants aux signaux délétères délivrés par les astrocytes sALS, et par ailleurs les fibroblastes de patients atteints de sALS ne détruisaient pas non plus les motoneurones, ce qui indiquait que la relation toxique était spécifique aux astrocytes et aux motoneurones sALS. Pour déterminer le rôle de SOD1 les chercheurs ont inhibé l’expression de cette protéine dans les astrocytes en utilisant quatre petits ARN en épingle à cheveux. Le traitement n’a pas réussi à protéger les motoneurones. La diminution de l’expression de TDP-43 dans les astrocytes, ne les a pas sauvés non plus.

Une recherche controversée

Ces résultats contredisent une étude menée par une équipe de Brian Kaspar, qui a révélé que les astrocytes dérivés de cellules progénitrices neurales prélevées chez des patients atteints de sALS avaient besoin de SOD1 pour détruire les motoneurones, même si les patients atteints de sALS ne présentaient aucune mutation de ce gène (Haidet-Phillips et al. , 2011). Mais en 2014, dans le même numéro que la publication du groupe de Przedborski, le groupe de Haidet-Phillips publie un article1 qui est très similaire à celui du groupe de Przedborski, sauf qu’il incrimine NF-κB et donc un mécanisme d’apoptose plutôt que de nécroptose, mais en tout cas SOD1 n’est plus supposé être la cause première de la SLA.

Pour cette équipe-ci l’inactivation de SOD1 dans les astrocytes humains de patients atteints de SALS ne permet pas de préserver les motoneurones. Comment les astrocytes de SLA deviennent-ils toxiques reste complètement obscur. Aucune mutation connue liée à la SLA n’a été identifiée dans leurs échantillons et pourtant le phénotype toxique a persisté même après plusieurs passages des astrocytes adultes en culture. Les auteurs suggèrent que la nécroptose est le mode dominant de la mort cellulaire dans leur modèle in vitro de sALS.

En 2019 il est difficile de dire qui a raison entre toutes ces études contradictoires. L’apoptose et la nécroptose sont des mécanismes majeurs de la mort cellulaire qui entraînent généralement des réponses immunitaires opposées. La mort par apoptose conduit habituellement à des réponses immunologiquement silencieuses, tandis que la mort par nécroptose libère des molécules qui favorisent l’inflammation, un processus appelé nécro-inflammation.

Contact the author

Advertisement

This book retraces the main achievements of ALS research over the last 30 years, presents the drugs under clinical trial, as well as ongoing research on future treatments likely to be able stop the disease in a few years and to provide a complete cure in a decade or two.