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# Biologie # Bioingénierie

Nouvelles approches dans le traitement de la maladie de Parkinson

Des chercheurs examinent de nouveaux systèmes de délivrance pour les neurotransmetteurs dans le traitement de la maladie de Parkinson.

Payal Vaswani, Krupa Kansara, Ashutosh Kumar, Dhiraj Bhatia

― 8 min lire


Stratégies innovantes Stratégies innovantes pour le soin de Parkinson efficacement les défis du Parkinson. De nouvelles méthodes visent à relever
Table des matières

La maladie de Parkinson (MP) est une affection qui touche surtout le cerveau et qui est assez courante, étant le deuxième trouble neurodégénératif le plus fréquent. Environ 6 millions de personnes dans le monde vivent avec cette maladie. Le principal problème dans la MP, c'est qu'une certaine protéine appelée alpha-synuclein s'accumule dans le cerveau, formant des amas connus sous le nom de corps de Lewy. Ces amas perturbent le fonctionnement des cellules cérébrales, entraînant divers symptômes.

Symptômes de la maladie de Parkinson

Les symptômes de la MP se répartissent généralement en deux groupes : les symptômes moteurs et les symptômes non moteurs.

Symptômes moteurs

Les symptômes moteurs incluent :

  • Tremblements : des secousses qui peuvent toucher les mains ou d'autres parties du corps.
  • Bradykinésie : une lenteur de mouvement qui rend les tâches quotidiennes plus longues.
  • Raideur : une rigidité dans les muscles.

Ces symptômes peuvent rendre les déplacements et les activités quotidiennes beaucoup plus difficiles.

Symptômes non moteurs

Des symptômes non moteurs peuvent également apparaître, parfois même avant les problèmes moteurs. Cela peut inclure :

  • Anxiété
  • Dépression
  • Problèmes de sommeil

Ces symptômes peuvent être assez perturbants aussi, rendant la MP plus qu'un simple trouble du mouvement.

Options de traitement actuelles

Le traitement habituel pour la MP implique un médicament appelé lévodopa (L-DOPA). C'est une substance que le corps transforme en dopamine, une chimie qui aide au mouvement. Bien que la L-DOPA puisse améliorer les symptômes moteurs, elle a certains inconvénients. Avec le temps, une utilisation prolongée peut entraîner une condition appelée dyskinésie induite par la lévodopa (DIL), où les patients éprouvent des mouvements incontrôlés. Cela peut rendre la vie assez compliquée.

Le besoin de nouveaux traitements

À cause des limitations et des effets secondaires associés aux traitements actuels, les scientifiques cherchent de nouvelles façons d'aider ceux qui ont la MP. C'est un peu comme chercher le Saint Graal, mais avec plus de blouses de laboratoire et moins de chevaliers.

Le rôle des Neurotransmetteurs

Les neurotransmetteurs sont des messagers dans le cerveau qui facilitent la communication entre les cellules. Certains neurotransmetteurs clés impliqués dans la MP incluent la dopamine, la sérotonine, l'épinéphrine et la norépinéphrine. Tandis que la L-DOPA se concentre sur l'équilibre des niveaux de dopamine, les autres neurotransmetteurs pourraient aussi jouer des rôles qui n'ont pas encore été approfondis. Par exemple, la norépinéphrine a montré qu'elle pouvait protéger les neurones dans certaines situations.

Au fur et à mesure que les chercheurs explorent plus profondément, ils ont découvert que les neurones sérotoninergiques pourraient aussi jouer un rôle dans la MP. Cela a conduit à davantage d'études axées sur les rôles de la sérotonine, de l'épinéphrine et de la norépinéphrine dans le traitement de la MP.

L'émergence de la nanotechnologie ADN

Dans la quête de nouvelles thérapies, la nanotechnologie ADN émerge comme une option prometteuse. Un outil intéressant dans ce domaine est une structure appelée tétraèdre ADN (TD). Pensez-y comme un petit camion de livraison fabriqué à partir d'ADN qui peut transporter des substances utiles dans les cellules.

Un des avantages d'utiliser le TD, c'est qu'il est petit, biocompatible (ce qui signifie qu'il s'entend bien avec le corps) et facile à fabriquer. Il y a même des preuves qu'il peut traverser la barrière hémato-encéphalique, un bouclier protecteur qui empêche certaines substances d'entrer dans le cerveau. Cette caractéristique pourrait être cruciale pour délivrer des traitements pour la MP, surtout si la sérotonine elle-même ne peut pas franchir cette barrière.

L'étude de recherche

Dans une étude récente, les chercheurs visaient à examiner comment la sérotonine, l'épinéphrine et la norépinéphrine pourraient aider dans la MP. Le plan était d'utiliser le TD comme système de livraison pour ces neurotransmetteurs et voir s'ils pouvaient aider à réduire l'accumulation d'alpha-synuclein dans les cellules.

Étape 1 : Création du système de livraison

Tout d'abord, les chercheurs ont créé le tétraèdre ADN (TD) en utilisant un processus simple. Ils ont mélangé quatre brins d'ADN et les ont laissés former la forme désirée. Ensuite, ils ont vérifié que ça avait l'air correct en utilisant diverses techniques. Ils ont trouvé que le TD avait une taille de 13,3 nanomètres (juste une toute petite speck !) et était en forme de triangle.

Ensuite, ils ont chargé le TD avec les neurotransmetteurs choisis : sérotonine, épinéphrine et norépinéphrine. Ils ont découvert que le TD pouvait contenir ces neurotransmetteurs sans aucun problème, suggérant qu'il était prêt pour l'étape suivante.

Étape 2 : Test du système

Pour voir si leur système fonctionnait, les chercheurs ont utilisé un modèle impliquant des cellules PC12, un type de cellule souvent utilisé dans la recherche sur la MP. Ils ont traité ces cellules avec une substance appelée MPTP, qui est connue pour provoquer des problèmes qui imitent la MP.

Ils ont constaté que le TD chargé de neurotransmetteurs pouvait entrer dans les cellules sans trop de difficultés. On aurait dit que les neurotransmetteurs sautaient à bord pour le trajet vers les cellules. Pour vérifier s'ils fonctionnaient réellement, les chercheurs ont recherché des signes de nettoyage d'alpha-synuclein.

Dans leurs tests, ils ont découvert que le TD chargé de sérotonine réduisait efficacement l'accumulation problématique d'alpha-synuclein. Le TD chargé de norépinéphrine montrait également une certaine promesse dans la lutte contre cette accumulation. Pendant ce temps, le TD chargé d'épinéphrine ne performait pas aussi bien.

Étape 3 : Lutte contre les Espèces réactives de l'oxygène

Quand les cellules sont sous stress, elles peuvent produire beaucoup d'espèces réactives de l'oxygène (ERO), qui sont nuisibles et peuvent entraîner des dommages cellulaires. Dans leurs études, les chercheurs ont constaté que le traitement à MPTP entraînait une augmentation des niveaux d'ERO. Cependant, le traitement avec TD et TD chargé de sérotonine a réduit de manière significative ces niveaux d'ERO.

Les mitochondries, les centrales énergétiques des cellules, sont vitales pour l'énergie et peuvent aussi produire des ERO. L'équipe a enquêté sur les effets sur la santé mitochondriale et a découvert que leur traitement aidait à augmenter la masse mitochondriale et à réduire les ERO nocifs dans ces petites centrales électriques.

Étape 4 : Lutte contre la Ferroptose

La ferroptose est un type de mort cellulaire qui peut se produire lorsqu'il y a trop de fer et de lipidperoxydation dans les cellules. Dans leurs tests, les chercheurs ont découvert que les cellules traitées par MPTP avaient des niveaux de fer augmentés, mais le traitement avec les systèmes TD réduisait efficacement cette accumulation de fer toxique.

La lipidperoxydation, qui peut aussi être nuisible, a été testée en utilisant un capteur spécial. Encore une fois, le traitement avec TD:Ser a aidé à diminuer les niveaux de lipidperoxydation, un résultat positif pour la santé cellulaire.

Passer aux études in vivo

Enfin, les chercheurs voulaient voir si leurs résultats in vitro réussis tiendraient dans des organismes vivants. Ils se sont tournés vers les poissons-zèbres, qui sont souvent utilisés en recherche car ils ont des processus biologiques similaires à ceux des humains. Ils ont traité les poissons-zèbres avec MPTP, puis leur ont donné du TD chargé des neurotransmetteurs.

Les résultats continuaient à sembler prometteurs alors que TD:Ser réduisait efficacement les niveaux d'ERO dans le modèle de poisson-zèbre, confirmant que leur système de livraison pourrait potentiellement fonctionner chez des êtres vivants.

Conclusion : Un nouvel espoir pour le traitement de la maladie de Parkinson

En résumé, l'étude explore la possibilité passionnante d'utiliser un nouveau système de livraison avec des neurotransmetteurs pour lutter contre la maladie de Parkinson. En se concentrant sur le nettoyage de l'alpha-synuclein, la réduction des ERO, et l'atténuation des problèmes de fer et de lipides, les chercheurs ouvrent la voie à de nouvelles options thérapeutiques. Bien qu'il y ait encore beaucoup de travail à faire, le potentiel de combiner la nanotechnologie ADN avec des stratégies de neurotransmetteurs offre un petit espoir lumineux pour de meilleurs traitements pour ceux touchés par cette condition difficile.

Alors, la prochaine fois que vous entendrez parler de la maladie de Parkinson, rappelez-vous que les chercheurs travaillent dur pour trouver des solutions, et qui sait ? Un jour, on pourrait avoir des traitements bien meilleurs qui pourraient changer la donne dans cette bataille continue. Après tout, même les problèmes les plus difficiles peuvent parfois trouver un peu d'humour dans la science des solutions.

Source originale

Titre: Neurotransmitter loaded DNA nanocages as potential therapeutics for α-synuclein based neuropathies in cells and in vivo

Résumé: Parkinsons disease is one of the neuropathies characterized by accumulation of -synuclein protein, leading to motor dysfunction. Levodopa is the gold standard treatment, however, in long term usage, it leads to levodopa induced dyskinesia (LID). New therapeutic options are need of the hour to treat the -synuclein based neuropathies. The role of imbalance of neurotransmitters other than dopamine has been underestimated in -synuclein based neuropathies. Here, we explore the role of serotonin, epinephrine and norepinephrine as a therapeutic moiety. For the efficient in vivo delivery, we use DNA nanotechnology-based DNA tetrahedra that has shown the potential to cross the biological barriers. In this study, we explore the use of DNA nanodevices, particularly DNA tetrahedron functionalized with neurotransmitters, as a novel therapeutic approach for MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine) induced Parkinsons disease in PC12 cellular system. We first establish the effect of these nanodevices on clearance of -synuclein protein in cells. We follow the study by understanding the various cellular processes like ROS, iron accumulation and lipid peroxidation. We also explore the effect of the neurotransmitter loaded nanodevices in in vivo zebrafish model. We show that neurotransmitter loaded DNA nanocages can potentially clear the MPTP induced -synuclein aggregates in cells and in vivo. The findings of these work open up new avenues for use of DNA nanotechnology by functionalizing it with neurotransmitters for future therapeutics in treatment of neurodegenerative diseases such as Parkinsons disease. TOC O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=131 SRC="FIGDIR/small/626934v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (33K): org.highwire.dtl.DTLVardef@94c347org.highwire.dtl.DTLVardef@a08756org.highwire.dtl.DTLVardef@1153704org.highwire.dtl.DTLVardef@1cefebb_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG TD:NT can clear -synuclein by targeting the ferroptosis pathway.

Auteurs: Payal Vaswani, Krupa Kansara, Ashutosh Kumar, Dhiraj Bhatia

Dernière mise à jour: Dec 9, 2024

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626934

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626934.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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