De nouveaux composés médicamenteux montrent des promesses pour le traitement d'Alzheimer
Des recherches sur de nouveaux composés ciblent les problèmes cognitifs dans la maladie d'Alzheimer.
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La maladie d'Alzheimer (MA) est un problème courant qui touche le cerveau et entraîne des pertes de mémoire et de la confusion. Ce truc devient de plus en plus fréquent parce que notre population vieillit, et il n'y a pas beaucoup de traitements efficaces. La maladie affecte le cerveau de plusieurs manières. Un changement significatif est la perte de certaines cellules nerveuses qui utilisent un produit chimique appelé acétylcholine pour envoyer des messages. Un autre souci, c'est l'hyperactivité d'un type de récepteur dans le cerveau, connu sous le nom de récepteur NMDA, qui réagit à un autre produit chimique appelé glutamate. Ces deux problèmes sont liés et contribuent à la rapidité de la progression de la maladie.
Actuellement, les traitements qu'on a aident un peu à se sentir mieux mais ne stoppent pas la maladie. Certains médicaments appelés inhibiteurs de l'Acétylcholinestérase (AChE) peuvent aider à augmenter les niveaux d'acétylcholine, tandis qu'un autre médicament, la mémantine, est censé bloquer les Récepteurs NMDA pour éviter qu'ils ne deviennent trop actifs. Mais la plupart des approches de traitement n'ont ciblé qu'un seul problème à la fois et n'ont pas été très efficaces. Ça a poussé les chercheurs à envisager une approche multi-cibles, ce qui signifie traiter différents problèmes de la maladie en même temps. Cette méthode pourrait améliorer l'efficacité et réduire les effets secondaires.
Combiner les inhibiteurs d'AChE avec des médicaments qui bloquent les récepteurs NMDA a montré un certain succès dans des études sur des animaux et même chez quelques patients humains. Un médicament approuvé, appelé Namzaric, utilise les deux méthodes. Cette thérapie combinée a ouvert la porte à de nouveaux médicaments qui pourraient cibler plusieurs problèmes à la fois au lieu d'utiliser plusieurs médicaments différents.
Un des premiers inhibiteurs d'AChE, appelé tacrine, semblait prometteur pour traiter Alzheimer mais a été retiré du marché à cause d'effets secondaires graves au niveau du foie. Les chercheurs essaient encore de développer des versions plus sûres de tacrine et découvrent de nouveaux composés, comme le 7-méthoxytacrine (7-MEOTA), qui pourraient être efficaces.
Recherche sur de nouveaux composés médicamenteux
Cette recherche vise à étudier divers composés dérivés du tacrine, en se concentrant sur leur capacité à cibler à la fois les récepteurs AChE et NMDA. Quatre nouveaux composés ont été sélectionnés pour des tests en fonction de leur potentiel à améliorer la fonction cognitive dans des modèles de Perte de mémoire chez les rats. Chaque composé a été conçu pour inhiber ces types de récepteurs dans le cerveau tout en tenant compte de leurs effets uniques sur différents sous-types de récepteurs.
Dans des études antérieures, les scientifiques ont constaté que ces composés agissaient différemment sur certains types de récepteurs. Une sélection minutieuse des composés a été faite pour l'étude actuelle, en prêtant attention à la façon dont ils pouvaient restaurer la fonction de mémoire et comment ils interagissaient avec les systèmes cholinergique et glutamatergique dans le cerveau.
Méthodes de test des composés
Pour tester ces composés, les chercheurs ont utilisé des rats mâles logés dans des conditions contrôlées. Ils se sont assurés que les animaux avaient un environnement stable avec une température, une lumière et un accès à la nourriture et à l'eau régulés. Les tests ont été menés conformément à des directives éthiques strictes pour garantir le bien-être des animaux impliqués dans l'étude.
Chacun des quatre composés a été administré aux rats avant qu'ils ne réalisent des tests de mémoire. Les tests ont évalué à quel point les rats pouvaient naviguer dans un labyrinthe aquatique pour trouver une plateforme cachée. Les chercheurs ont également évalué le comportement des rats dans des zones ouvertes pour voir à quel point ils étaient actifs. L'objectif était de mesurer les améliorations de la mémoire et de la Flexibilité Cognitive, c'est-à-dire à quel point les rats pouvaient s'adapter à de nouvelles informations.
Test du labyrinthe aquatique
Le labyrinthe aquatique de Morris est une méthode populaire utilisée pour tester l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Le labyrinthe consiste en une grande piscine remplie d'eau, avec une plateforme cachée juste sous la surface. Les rats doivent nager pour trouver cette plateforme, en s'appuyant sur des indices spatiaux dans la pièce.
Pendant le test, les rats ont été divisés en groupes et ont reçu différents traitements. Certains ont reçu les nouveaux composés, tandis que d'autres ont reçu des médicaments connus pour altérer la mémoire, comme la scopolamine ou le MK-801. Les chercheurs ont enregistré combien de temps il a fallu à chaque rat pour trouver la plateforme, ce qui indique leur performance en mémoire.
Résultats des tests de mémoire
Dans les tests de mémoire, les chercheurs ont constaté que les groupes traités avec la scopolamine ont mis plus de temps à trouver la plateforme cachée par rapport au groupe témoin, montrant que la scopolamine avait altéré leur mémoire. Cependant, les nouveaux composés n'ont pas réussi à réduire les problèmes de mémoire causés par la scopolamine pendant la phase d'acquisition des tests. Cela signifie que, même si les composés montraient un certain potentiel, ils n'étaient pas assez efficaces cette fois-ci.
Dans la phase de réversibilité, où la plateforme a été déplacée à un nouvel emplacement, certains des composés ont montré une capacité à aider les rats à s'adapter au changement, indiquant des effets positifs sur la flexibilité cognitive. Cette phase est importante car elle montre à quel point le cerveau peut s'adapter à de nouvelles situations.
Test du champ ouvert
En plus du labyrinthe aquatique, les chercheurs ont utilisé un test de champ ouvert pour évaluer l'activité locomotrice des rats. Ce test aide à déterminer à quel point les rats sont actifs dans un nouvel environnement. Les chercheurs ont utilisé ce test pour voir si les composés affectaient le mouvement des rats ou s'ils avaient connu une augmentation de l'activité à cause d'autres traitements comme le MK-801.
Les résultats ont montré que certains composés, comme K1578 et K1599, influençaient le mouvement des rats. K1578 a augmenté l'activité chez les rats traités avec MK-801, ce qui suggère qu'il peut ne pas être utile comme traitement à cause de l'hyperactivité accrue. D'un autre côté, K1599 a réussi à réduire cette hyperactivité, indiquant un profil plus favorable.
Comprendre l'activité de l'acétylcholinestérase
Un autre aspect important de l'étude était de mesurer à quel point les médicaments pouvaient inhiber l'activité de l'acétylcholinestérase (AChE) dans différentes parties du cerveau. Les chercheurs se sont concentrés sur des zones connues pour être impliquées dans les fonctions cognitives, comme l'hippocampe et le striatum.
Les résultats ont indiqué que certains composés réduisaient significativement l'activité de l'AChE dans le striatum, montrant qu'ils pouvaient effectivement augmenter les niveaux d'acétylcholine dans cette zone. Une activité cholinergique améliorée dans le striatum peut conduire à de meilleures performances cognitives, particulièrement dans des tâches nécessitant de la flexibilité de pensée.
Expériences d'électrophysiologie
En plus des tests comportementaux et biochimiques, les chercheurs ont effectué des expériences de patch-clamp sur des cellules entières pour évaluer comment les composés interagissaient avec les récepteurs NMDA à un niveau cellulaire. Ces tests aident les chercheurs à comprendre les effets des composés sur l'activité cérébrale et comment ils pourraient influencer l'apprentissage et la mémoire.
Les résultats ont donné des informations sur la manière dont les nouveaux composés inhibaient les récepteurs NMDA. En particulier, K1599 a montré une forte capacité à bloquer les récepteurs, ce qui pourrait contribuer à ses effets bénéfiques sur l'apprentissage.
Conclusion et directions futures
Dans l'ensemble, l'étude a démontré que des dérivés spécifiques du tacrine pourraient potentiellement améliorer les fonctions cognitives affectées par la maladie d'Alzheimer. Parmi les composés testés, K1599 a montré le plus de promesses, combattant efficacement les déficits cognitifs dans des modèles de perte de mémoire.
En développant des médicaments qui ciblent à la fois les récepteurs AChE et NMDA, les chercheurs espèrent créer des approches de traitement plus complètes pour la maladie d'Alzheimer. Les informations obtenues de ces études suggèrent que les futurs efforts devraient se concentrer sur le développement de composés similaires à K1599 et 7-MEOTA, qui peuvent aider efficacement les patients atteints d'Alzheimer en améliorant la mémoire et la flexibilité cognitive.
Les résultats de cette étude fournissent une base pour de futures recherches sur les traitements multi-cibles pour la maladie d'Alzheimer. Avec plus de travail, ces composés prometteurs pourraient conduire à de meilleures thérapies qui s'attaquent à la nature complexe de cette maladie dévastatrice.
Titre: Pro-cognitive Effects of Dual Tacrine Derivatives Acting as Cholinesterase Inhibitors and NMDA Receptor Antagonists
Résumé: Therapeutic options for Alzheimers disease are limited. Dual compounds targeting two pathophysiological pathways concurrently may enable enhanced effect. The study focuses on tacrine derivatives acting as acetylcholinesterase (AChE) inhibitors and simultaneously as subunit-dependent N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonists. Compounds with balanced inhibitory potencies for target proteins (K1578 and K1599) or with increased inhibitory potency for AChE (K1592 and K1594) were studied. We aimed to identify the most promising pro-cognitive compound. The pro-cognitive effects of the compounds were studied in cholinergic (scopolamine-induced) and glutamatergic (MK-801-induced) rat models of cognitive deficits in the Morris water maze. Moreover, the effect on locomotion in open field and on AChE activity in relevant brain structures were investigated. The effect of the most promising compound on NMDA receptors was explored by in vitro electrophysiology. The cholinergic antagonist scopolamine induced a deficit of memory acquisition, however was unaffected by the compounds, and a deficit of reversal learning, that was alleviated by K1578 and K1599. K1578 and K1599 significantly inhibited AChE in striatum, potentially explaining the behavioral observations. Glutamatergic antagonist dizocilpine (MK-801) induced a deficit of memory acquisition, which was alleviated by K1599. K1599 also mitigated the MK-801-induced hyperlocomotion in the open field. The electrophysiology study corroborated the K1599-associated NMDA receptor inhibitory effect. K1599 emerged as the most promising compound, demonstrating pro-cognitive efficacy in both models, consistently with intended dual effect. Our findings contributed to elucidation of structural and functional properties of tacrine derivatives associated with optimal in vivo pro-cognitive effects, which further research may benefit from.
Auteurs: Marketa Chvojkova, D. Kolar, K. Kovacova, L. Cejkova, A. Misiachna, K. Hakenova, L. Gorecki, M. Horak, J. Korabecny, O. Soukup, K. Vales
Dernière mise à jour: 2024-03-20 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.18.585591
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.18.585591.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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