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Nouvelles découvertes sur la SLA et les changements de protéines

Des recherches éclairent sur la SLA et des méthodes potentielles de diagnostic précoce.

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La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie grave qui touche le système nerveux. Elle vise principalement les neurones moteurs, les cellules qui contrôlent le mouvement musculaire. Chaque année, environ 6 000 personnes aux États-Unis et environ 150 000 dans le monde sont diagnostiquées avec la SLA. Il y a deux principaux types de SLA : familiale, qui se produit dans les familles et est liée à des mutations génétiques spécifiques, et sporadique, qui est plus courante et n'a pas de cause génétique claire. Les raisons derrière la SLA sporadique ne sont pas totalement comprises, mais on pense que des facteurs environnementaux et des changements dans l'activité des gènes peuvent jouer un rôle.

Le rôle de TDP-43 dans la SLA

Une protéine appelée TDP-43 est souvent trouvée dans les cerveaux des personnes atteintes de SLA et d'une autre condition appelée démence frontotemporale (DFT). La présence de grappes de TDP-43 dans le cerveau est un signe clé de la SLA. Les chercheurs pensent que la SLA et la DFT pourraient être connectées, car elles partagent certains liens génétiques et symptômes. Même si TDP-43 est un axe de recherche, les causes exactes de la SLA et son évolution varient beaucoup d'une personne à l'autre.

Le mystère des agrégats de TDP-43

Il y a différentes théories sur les raisons pour lesquelles TDP-43 se malplace. Certains chercheurs pensent que TDP-43 commence dans le noyau cellulaire, où il fonctionne normalement, puis se déplace vers le cytoplasme, où il peut causer des problèmes. D'autres pensent que TDP-43 forme des grappes dans le cytoplasme quand la cellule est sous stress. Il y a aussi un débat sur le fait de savoir si ces grappes de TDP-43 sont à l'intérieur ou à l'extérieur des granules de stress, qui sont des structures temporaires dans la cellule. Bien qu'on suppose souvent que ces grappes conduisent à la mort des neurones moteurs, certains suggèrent qu'elles pourraient juste être un signe de la maladie plutôt que la cause principale.

Avancées de la recherche et nouvelles découvertes

Des études récentes se sont concentrées sur le rôle de l'expression génique, en particulier sur la façon dont les protéines s'assemblent dans la cellule. Les chercheurs ont découvert que certaines petites molécules, appelées modulateurs d'assemblage, peuvent avoir un impact positif sur l'état des cellules et des organismes touchés par la SLA. Ces composés semblent aider à prévenir la Neurodégénérescence et à corriger les problèmes de TDP-43 dans des modèles en laboratoire. Contrairement aux cas typiques de SLA, ces composés montrent des résultats prometteurs dans les modèles de SLA familiale et sporadique, suggérant qu'ils pourraient agir sur un processus partagé impliqué dans la plupart des cas de la maladie.

Objectifs de la recherche actuelle

La recherche en cours vise à examiner plus en détail comment des processus biologiques bien connus pourraient avoir des couches de régulation cachées. L'objectif est de déterminer si les modulateurs d'assemblage de petites molécules peuvent influencer ces couches et aider à rétablir l'équilibre dans les cellules étudiées. Les chercheurs veulent également comprendre comment ces couches communiquent et ce qui pourrait se passer lorsqu'une partie du système devient dysfonctionnelle.

Un autre objectif est d'explorer le problème des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) dans la SLA. Certains pensent que la SLA pourrait affecter tout le système, y compris les cellules sanguines, montrant des symptômes moins graves en dehors du système nerveux. D'autres pensent que des problèmes dans les PBMC pourraient découler de problèmes de communication dans le corps. Comprendre si une défaillance dans un système va impacter les autres est crucial. Si l'homéostasie - l'état d'équilibre dans le corps - peut être rétablie, cela pourrait mener à de meilleures options de traitement pour la SLA et d'autres maladies.

Enquête sur les PBMC chez les patients atteints de SLA

Les chercheurs ont collecté des échantillons de sang de patients atteints de SLA pour analyser les PBMC, espérant trouver des différences par rapport aux individus en bonne santé. Les tests initiaux utilisant une coloration argentée, une méthode pour visualiser les protéines, n'ont pas révélé de motifs clairs entre les échantillons sains et ceux des patients SLA. Cependant, des tests supplémentaires avec de la résine médicamenteuse ont montré des différences, suggérant que bien que de nombreuses protéines soient communes entre les échantillons sains et ceux de la SLA, il y avait des changements distincts dans certaines protéines.

Les prochaines étapes ont impliqué une technique sophistiquée appelée spectrométrie de masse, qui a aidé à identifier les protéines dans les PBMC. Cette analyse a révélé que de nombreuses protéines étaient liées à la SLA et montraient un certain chevauchement avec les protéines trouvées dans les cerveaux de souris. Un groupe central de 27 protéines a été identifié, apparaissant à la fois dans les PBMC et les tissus cérébraux, renforçant l'idée que les mêmes protéines pourraient être impliquées dans la maladie à travers différents tissus.

Comprendre les interactions protéiques

En analysant les interconnexions entre les diverses protéines, les chercheurs ont noté que la plupart d'entre elles formaient un réseau étroitement lié, ce qui pourrait indiquer qu'elles travaillent ensemble d'une certaine manière. Ce regroupement suggère que ces protéines pourraient partager des fonctions communes ou travailler dans des voies similaires, vitales pour maintenir la stabilité et la santé cellulaire.

Différences trouvées chez les patients atteints de SLA

En utilisant le Western blot, une méthode pour détecter des protéines spécifiques, les chercheurs ont trouvé certaines différences notables dans les PBMC des patients SLA. Par exemple, les niveaux de p62/SQSTM1 - une protéine liée aux mécanismes de nettoyage cellulaire - étaient beaucoup plus bas chez les patients SLA. De plus, une forme modifiée d'une autre protéine, RanGTPase, était plus prévalente chez les patients SLA que chez les contrôles sains.

Cette recherche démontre non seulement la présence de changements dans les PBMC chez les patients SLA, mais également comment ces changements pourraient être suivis et monitorés. Les différences observées pourraient donner des indices pour une détection précoce de la SLA, potentiellement avant que des symptômes significatifs n'apparaissent.

L'impact du traitement avec des modulateurs d'assemblage

Pour approfondir ces découvertes, des échantillons de sang de patients SLA et de témoins sains ont été traités avec des médicaments modulateurs d'assemblage. Les résultats ont montré que le traitement pouvait stabiliser les niveaux de RanGTPase chez les patients SLA, suggérant que ces médicaments pourraient aider à restaurer la fonction normale en s'attaquant aux perturbations cellulaires observées dans la SLA.

Conclusion

La recherche présente des preuves substantielles que la SLA est plus qu'une simple maladie des neurones moteurs ; elle implique une perturbation généralisée de la communication et de la régulation cellulaires. L'étude des PBMC ouvre une voie prometteuse pour un diagnostic précoce et des itinéraires de traitement pour la SLA. En comprenant les complexes de protéines multiples et comment ils fonctionnent, de nouvelles stratégies thérapeutiques pourraient émerger.

L'exploration continue des modulateurs d'assemblage pourrait mener à des avancées dans le traitement de la SLA, offrant de l'espoir à ceux qui sont diagnostiqués et à leurs familles. Les résultats sont encore dans les premières étapes, et plus de recherches sont nécessaires pour établir pleinement les mécanismes en jeu, mais les premiers signes sont encourageants.

La capacité de détecter la SLA à ses débuts, avant l'apparition de symptômes sévères, pourrait changer le paysage du traitement et améliorer les résultats pour de nombreuses personnes confrontées à cette maladie difficile.

Source originale

Titre: An ALS Therapeutic Assembly Modulator Target in Peripheral Blood Mononuclear Cells: Implications for ALS Pathophysiology, Therapeutics, and Diagnostics

Résumé: Assembly modulators are a new class of allosteric site-targeted therapeutic small molecules, some of which are effective at restoring nuclear localization of TDP-43 in ALS cellular models, and display efficacy in a variety of ALS animal models. One of these compounds has been shown to target a small subfraction of protein disulfide isomerase, a known allosteric modulator implicated in ALS pathophysiology, within a novel, transient, and energy-dependent multi-protein complex that includes other important members of the ALS interactome, such as TDP- 43, RanGTPase, and selective autophagy receptor p62/SQSTM1. Building on earlier literature suggesting PBMC dysfunction in ALS, we demonstrate here that a similar multi-protein complex drug target is present in PBMCs with signature alterations in PBMCs from ALS patients compared to PBMCs from healthy individuals. ALS-associated changes in the drug target include increased RanGTPase and MMP9, diminished p62/SQSTM1, and most distinctively, appearance of a 17kDa post-translationally modified form of RanGTPase. Many of these changes are not readily apparent from analysis of whole cell extracts, as a number of the proteins present in the target multi-protein complex, including RanGTPase, comprise a miniscule percent of their total in cell extracts. A small subset of each of these proteins appear to come together in a transient, energy-dependent fashion, to form the drug target. Furthermore, whole blood from ALS patients shows a distinctive degradation of RanGTPase not observed in blood from healthy individuals, which appears to be rescued by treatment with either of two structurally unrelated ALS-active assembly modulators. Our findings are consistent with the hypothesis that ALS is fundamentally a disorder of homeostasis that can be both detected and treated by assembly modulators.

Auteurs: Vishwanath R Lingappa, S. Yu, M. Michon, K. Paulvannan, D. Solas, K. A. Staats, J. Ichida, D. Dey, J. Rosenfeld

Dernière mise à jour: 2024-04-01 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.28.587289

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.28.587289.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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