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Nouvelles perspectives sur le traitement de la rétinite pigmentaire

Les chercheurs travaillent à améliorer la rétention de la vue dans la rétinite pigmentaire en passant par la santé métabolique.

Constance L Cepko, L. C. Chandler, A. Gardner

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La Rétinite pigmentaire (RP) est une maladie génétique qui touche notre vision. Environ 1 personne sur 4000 dans le monde en est atteinte. Cette condition perturbe surtout deux types de cellules sensibles à la lumière dans la rétine, appelées bâtonnets et cônes. Les bâtonnets nous aident à voir dans des conditions de faible luminosité, tandis que les cônes nous permettent de voir en pleine lumière et de reconnaître les couleurs.

Comment la RP affecte la vision

Dans la RP, les bâtonnets commencent à se dégrader en premier. Cette perte de bâtonnets entraîne des difficultés à voir dans l'obscurité, ce qu'on appelle la cécité nocturne. À mesure que la maladie progresse, les cônes commencent aussi à faiblir, ce qui entraîne une perte de vision de jour et de perception des couleurs.

Les chercheurs essaient encore de comprendre ce qui cause ces dommages dans la RP. Certaines études suggèrent que l'inflammation, le stress oxydatif et des problèmes de métabolisme cellulaire pourraient jouer un rôle dans la détérioration des cônes.

Le rôle du métabolisme dans la RP

Les bâtonnets et cônes utilisent beaucoup d'énergie. Ils traitent le glucose et produisent un sous-produit appelé Lactate. Comme les bâtonnets n'ont pas leur propre approvisionnement sanguin, ils dépendent d'une couche de cellules derrière la rétine appelée Épithélium pigmentaire rétinien (EPR) pour obtenir du glucose et d'autres nutriments.

Le lactate produit par les bâtonnets est transporté vers l'EPR, qui peut ensuite l'utiliser pour ses propres besoins énergétiques. L'EPR a des protéines spécifiques qui aident à transporter le lactate et le glucose. L'une de ces protéines s'appelle le transporteur de monocarboxylate 1 (MCT1), qui fonctionne du côté de l'EPR faisant face à la rétine. Une autre protéine, MCT3, opère du côté faisant face à l'approvisionnement sanguin.

Quand les bâtonnets meurent, la quantité de lactate qu'ils produisent diminue. Cela peut amener l'EPR à prioriser ses besoins en glucose, ce qui rend plus difficile pour les cônes qui meurent d'obtenir la nutrition dont ils ont besoin.

Une nouvelle approche de traitement

Pour soutenir les cônes restants dans la RP, les chercheurs ont élaboré une stratégie pour améliorer l'absorption du lactate dans l'EPR. Ils se sont concentrés sur un transporteur appelé MCT2, qui a une capacité d'absorption du lactate beaucoup plus forte que les autres transporteurs. En livrant ce transporteur à l'EPR, ils espéraient améliorer l'absorption du lactate du sang et soutenir la santé des cônes.

À l'aide d'un système de livraison spécial, les chercheurs ont inséré le gène de MCT2 dans l'EPR de modèles animaux de RP. Le but était de voir si cela pouvait aider plus de cônes à survivre et à mieux fonctionner.

Résultats des études animales

Dans les études, quand MCT2 a été livré à l'EPR dans des modèles de RP chez le rat, les chercheurs ont observé que plus de cellules cônes avaient survécu par rapport à celles qui n'ont pas reçu le traitement. D'autres expériences ont également été menées sur des souris ayant différents types de mutations génétiques responsables de la RP. Dans ces cas, les scientifiques ont trouvé des augmentations significatives dans le nombre de cônes survivants lorsque MCT2 était exprimé.

Les chercheurs ont utilisé des techniques d'imagerie avancées pour mesurer la quantité de lactate et de glucose à l'intérieur des cellules de l'EPR. Ils ont découvert que les cellules de l'EPR avec MCT2 retenaient plus de lactate et de glucose que celles sans. Cette découverte suggère que permettre à l'EPR d'absorber plus de lactate peut aider à soutenir la survie des cônes, ce qui est crucial pour maintenir la vision.

Santé et fonction des cônes

Rester en bonne santé ne concerne pas seulement la survie, les cônes doivent aussi fonctionner correctement. Pour mesurer cela, les chercheurs ont examiné comment les cônes traités réagissaient aux stimuli visuels. Dans les modèles traités, une technique appelée le test du réflexe optomoteur a été utilisée. Ce test évalue à quel point les animaux suivent des motifs en mouvement, ce qui reflète l'acuité visuelle.

Dans certains modèles de souris, les yeux traités ont mieux performé que les yeux témoins, montrant que le traitement MCT2 soutenait non seulement la survie mais aussi la fonction des cônes. Cependant, avec le temps, ils ont noté que les bénéfices du traitement commençaient à diminuer, indiquant que d'autres facteurs pourraient influencer la dégénérescence des cônes.

Comprendre la toxicité potentielle

Bien que la livraison de MCT2 se soit révélée prometteuse, les chercheurs voulaient aussi s'assurer qu'il n'y avait pas d'effets secondaires nuisibles. Des études précédentes avaient noté que certains vecteurs viraux utilisés pour livrer des gènes pouvaient être toxiques. Dans certains modèles de souris traités avec MCT2, ils ont observé des changements dans la structure cellulaire de l'EPR qui suggéraient une toxicité, tandis que de tels changements étaient moins prononcés chez les rats.

Cette différence pourrait venir de la sensibilité naturelle des yeux des souris par rapport à ceux des rats. Bien que les souris aient reçu une dose plus faible du traitement, des signes de stress dans les cellules de l'EPR étaient tout de même présents. Comprendre et gérer ces effets secondaires est crucial pour développer des thérapies sûres.

Mesurer les changements métaboliques

En plus d'évaluer la survie et la fonction cellulaire, les chercheurs voulaient explorer comment l'expression de MCT2 affectait le métabolisme de l'EPR. Ils ont introduit des capteurs spéciaux pouvant détecter les niveaux de lactate et de glucose à l'intérieur des cellules.

En mesurant les niveaux de lactate, les chercheurs ont constaté que les cellules de l'EPR exprimant MCT2 avaient des quantités plus élevées de lactate par rapport aux cellules témoins. Cela suggérait que les cellules absorbaient effectivement plus de lactate, ce qui pourrait aider à fournir de l'énergie et des nutriments pour les cônes.

Lorsqu'ils ont regardé les niveaux de glucose, ils ont trouvé que les cellules de l'EPR exprimant MCT2 avaient des quantités plus élevées de glucose lorsqu'elles étaient exposées à des environnements riches en glucose. Cette découverte pourrait indiquer que l'expression de MCT2 aide à limiter la dégradation du glucose.

Implications pour les recherches futures

Les résultats de ces études soulignent l'importance de la santé métabolique pour soutenir la survie des cônes dans la RP. Bien qu'augmenter l'absorption du lactate puisse avoir des effets positifs, d'autres facteurs contribuant à la dégénérescence des cônes doivent aussi être pris en compte.

Pour obtenir des améliorations durables de la vision, il pourrait être nécessaire de développer des traitements qui s'attaquent non seulement à l'absorption du lactate mais aussi à l'inflammation et au stress oxydatif. Plus de recherches sont nécessaires pour explorer ces autres mécanismes de dommages dans la RP.

Conclusion

La recherche sur la rétinite pigmentaire fait des progrès constants dans notre compréhension de cette maladie complexe. Les bénéfices potentiels d'augmenter l'absorption du lactate grâce à l'expression de MCT2 dans les cellules de l'EPR offrent une nouvelle voie pour traiter la RP et préserver la vision.

Alors que les scientifiques continuent d'explorer ces stratégies, ils espèrent ouvrir la voie à des thérapies efficaces qui peuvent aider les personnes atteintes de RP à maintenir leur vue plus longtemps. En combinant des approches pour traiter la santé métabolique avec d'autres facteurs, il y a de l'espoir pour de meilleurs résultats pour les patients avec cette condition difficile.

Directions futures

Pour s'appuyer sur ces résultats, d'autres études seront essentielles. Cela inclut le raffinement des méthodes de traitement pour minimiser les effets secondaires potentiels, l'exploration d'autres voies métaboliques et l'investigation de façons de combiner des traitements pour une efficacité accrue.

La combinaison de techniques d'imagerie avancées, d'ingénierie génétique et d'une compréhension plus profonde du métabolisme rétinien jouera un rôle crucial dans le développement de thérapies qui pourront finalement restaurer et préserver la vision pour ceux touchés par la rétinite pigmentaire et d'autres conditions similaires.

Glossaire des termes

  • Rétinite Pigmentaire (RP): Un groupe de troubles héréditaires qui cause une dégénérescence progressive de la rétine, entraînant une perte de vision.

  • Bâtonnets et Cônes: Types de cellules photoréceptrices dans la rétine. Les bâtonnets sont responsables de la vision en faible lumière, et les cônes sont responsables de la vision en couleur et fonctionnent en pleine lumière.

  • Lactate: Un sous-produit du métabolisme du glucose qui peut servir de source d'énergie pour les cellules.

  • Épithélium Pigmentaire Rétinien (EPR): Une couche de cellules qui nourrit les cellules visuelles rétiniennes et est vitale pour la fonction visuelle.

  • Réflexe Optomoteur: Un test utilisé pour évaluer l'acuité visuelle basé sur la réponse de l'œil aux motifs visuels en mouvement.

  • Thérapie Génique: Une approche médicale qui consiste à modifier les gènes à l'intérieur des cellules d'une personne pour traiter ou prévenir des maladies.

  • Inflammation: La réponse du corps à une blessure ou une infection, qui peut contribuer à des dommages tissulaires dans diverses maladies.

  • Stress Oxydatif: Une condition résultant d'un déséquilibre entre la production de radicaux libres et la capacité du corps à détoxifier leurs effets nocifs, entraînant souvent des dommages cellulaires.

Source originale

Titre: RPE-specific MCT2 expression promotes cone survival in models of retinitis pigmentosa

Résumé: Retinitis pigmentosa (RP) is the most common cause of inherited retinal degeneration worldwide. It is characterized by the sequential death of rod and cone photoreceptors, the cells responsible for night and daylight vision, respectively. Although mutations in RP are mostly rod-specific, there is a secondary degeneration of cones. One possible mechanism behind cone death is metabolic dysregulation. Photoreceptors are highly metabolically active, consuming large quantities of glucose and producing substantial amounts of lactate. The retinal pigment epithelium (RPE) mediates the transport of glucose from the blood to photoreceptors and, in turn, removes lactate, which it can use as its own source of fuel. The model for metabolic dysregulation in RP suggests that, following the death of rods, lactate levels are substantially diminished causing the RPE to withhold glucose, resulting in nutrient deprivation for cones. Here, we present adeno-associated viral vector-mediated delivery of monocarboxylate transporter 2 (MCT2) into RPE cells with the aim of promoting lactate uptake from the blood and encouraging the passage of glucose to cones. We demonstrate prolonged survival and function of cones in rat and mouse RP models, revealing a possible gene agnostic therapy for preserving vision in RP. We also present the use of fluorescence lifetime imaging-based biosensors for lactate and glucose within the eye. Using this technology, we show changes to lactate and glucose levels within MCT2-expressing RPE, suggesting cone survival is impacted by RPE metabolism.

Auteurs: Constance L Cepko, L. C. Chandler, A. Gardner

Dernière mise à jour: 2024-10-23 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.23.619878

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.23.619878.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/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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