Dans une étude récente publiée dans Communications naturellesun groupe de chercheurs a exploré comment la mort induite par l’élimination du gène de survie (DISE) grâce à l’analyse des ARN courts (ARNs-R) liés au complexe de silençage induit par l’acide ribonucléique (ARN) (RISC) dans des modèles de maladie d’Alzheimer (MA), influence survie neuronale et est en corrélation avec la neurotoxicité dans la MA.
Sommaire
Arrière-plan
La MA est marquée par une neurodégénérescence dont les causes sont mal comprises. Les principales caractéristiques comprennent les plaques bêta-amyloïde (Aβ), l’accumulation de protéine tau hyperphosphorylée (p-tau) et de multiples voies de mort cellulaire. La toxicité de l’Aβ42 et les liens génétiques dans la MA familiale sont établis. Le vieillissement accélère les dommages causés par l’acide désoxyribonucléique (ADN), contribuant ainsi à la MA.
Dans l’interférence ARN (ARNi), les micro (mi) ARN régulent l’expression des gènes de manière post-transcriptionnelle, les régions de départ ciblant les régions non traduites de l’ARN messager (ARNm) 3′ (3’UTR). Les ARNs R contenant des graines 6mer riches en guanine (G) peuvent activer plusieurs voies de mort cellulaire via DISE. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement les mécanismes par lesquels la modification des miARN non toxiques pourrait potentiellement être utilisée comme traitement de la MA.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, diverses méthodes ont été utilisées pour étudier les mécanismes sous-jacents à la MA. Des tissus cérébraux de souris et humains ont été utilisés pour l’analyse. Des réactifs et des anticorps clés ont été préparés parallèlement à la synthèse des peptides Aβ.
L’étude a impliqué des travaux approfondis sur la culture cellulaire, notamment la génération de cellules knock-out (ko) et l’évaluation de la croissance et de la viabilité cellulaire. Les cellules SH-SY5Y (SH) ont été différenciées pour des expériences spécifiques. Des traitements à l’acide Aurintricarboxylique et à l’Enoxacine ont été appliqués dans certains contextes. L’extraction d’ARN, la transcription inverse et la réaction en chaîne par polymérase (PCR) quantitative en temps réel ont été réalisées pour l’analyse génétique. L’analyse par Western blot a été utilisée pour étudier les niveaux et les interactions des protéines. La coloration par marquage TUNEL (désoxynucléotidyl transférase terminale dUTP) a été utilisée pour détecter la fragmentation de l’ADN dans le cerveau de souris.
L’étude a également incorporé des neurones excitateurs du cerveau antérieur dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) provenant de patients atteints de MA et des neurones dopaminergiques du mésencéphale dérivés de iPSC pour des études de vieillissement in vitro. Un aspect important de la méthodologie était le pull-down Argonaute (Ago) et le séquençage ultérieur de petits ARN (Ago-RP-Seq), qui ont joué un rôle crucial dans la compréhension des composants de l’ARN impliqués dans le processus pathologique.
Résultats de l’étude
Les résultats de l’étude mettent en évidence le rôle important des R-ARNs dans la MA. Avec le vieillissement, il y a un changement notable dans l’équilibre des ARNs-R vers ceux contenant des graines 6mer toxiques, qui sont moins viables et plus susceptibles d’induire la mort des cellules neuronales via DISE. Ce changement est attribué à la capacité réduite des neurones vieillissants à produire suffisamment de miARN non toxiques. Des enzymes clés comme Dicer et Drosha, essentielles à l’expression des miARN, sont affectées au cours de la MA et du vieillissement, leur stabilité étant compromise par les espèces réactives de l’oxygène et les interférons, courants dans la MA. La phosphorylation et la translocation ultérieure de Drosha du noyau vers le cytosol, par exemple, entraînent la perte de la plupart des miARN.
Deux réponses cellulaires principales à l’Aβ42 impliquant l’activité RISC sont identifiées : la mort cellulaire/DISE et les dommages à l’ADN. DISE intègre diverses voies de mort cellulaire, et la voie spécifique activée dépend du transcriptome de la cellule affectée. Cette découverte concorde avec les multiples voies de mort cellulaire impliquées dans la MA. Le mécanisme DISE pourrait contribuer non seulement à la mort des cellules neuronales, mais également à la neurodégénérescence en induisant des dommages à l’ADN, ce qui suggère la nécessité de recherches plus approfondies pour comprendre son plein impact sur le dysfonctionnement synaptique et la pathologie de la MA.
L’étude souligne également la possibilité que l’augmentation des ARNs toxiques et la perte concomitante de miARN non toxiques au cours du vieillissement pourraient être au cœur d’autres maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington et la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Le profilage moléculaire de l’étude suggère une contribution collective de modificateurs génétiques, de mutations et d’équilibre entre miARN toxiques et non toxiques à l’apparition et à la progression de la MA. En termes d’implications thérapeutiques, les résultats remettent en question l’objectif principal de la découverte de médicaments contre la MA, qui consistait principalement à réduire la charge de plaque amyloïde et à prévenir la phosphorylation de la protéine tau.
Conclusions
L’étude présente une nouvelle perspective sur la MA, suggérant que l’équilibre des R-ARNs, en particulier le rapport entre les miARN toxiques et non toxiques, joue un rôle crucial dans la survie neuronale et la neurodégénérescence. Il a conclu qu’avec le vieillissement et la MA, il y avait une évolution vers des ARNs plus toxiques dans le RISC, conduisant à une susceptibilité neuronale accrue au DISE et aux dommages à l’ADN. Ce changement pourrait être dû à une diminution liée au vieillissement des enzymes clés de traitement des miARN comme Dicer et Drosha.
L’étude indique également que le DISE, impliquant diverses voies de mort cellulaire, peut contribuer de manière significative à la pathologie de la MA, notamment au dysfonctionnement synaptique et à la neurodégénérescence. De plus, ce mécanisme pourrait s’étendre à d’autres maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington et la SLA. Les résultats remettent en question l’accent conventionnel mis sur l’amyloïde et la protéine tau dans le traitement de la MA, proposant plutôt que l’augmentation des niveaux de miARN non toxiques pourrait constituer une stratégie thérapeutique plus efficace.
