Une équipe de chercheurs de la Texas A&M University School of Veterinary Medicine & Biomedical Sciences (VMBS) a reçu une subvention des National Institutes of Health (NIH) pour étudier le métabolisme chez les personnes atteintes du syndrome de Down.
En ciblant les gènes qui affectent le métabolisme, l’équipe pourrait être en mesure de développer des thérapies médicamenteuses pour les symptômes physiques et mentaux de la maladie, comme la perte musculaire, le vieillissement accéléré et la diminution de la fonction cognitive, améliorant ainsi la qualité de vie des personnes atteintes du syndrome de Down.
La nouvelle subvention fera également du Dr Weston Porter, professeur au département VMBS de physiologie et de pharmacologie vétérinaires et chercheur principal du projet, l’un des chercheurs les plus financés par les NIH au Texas A&M.
Faire des connexions
Le syndrome de Down est une maladie génétique qui touche environ 1 fœtus sur 700 et peut entraîner divers degrés de handicap physique, mental et développemental. Il y a actuellement environ 400 000 personnes atteintes du syndrome de Down vivant aux États-Unis.
L’intérêt de Porter pour l’étude du syndrome de Down est né de la recherche sur le cancer du sein, qu’il mène depuis plus de 20 ans.
Une partie de notre équipe de laboratoire travaille sur une protéine appelée SIM2 et sa relation avec le cancer du sein. SIM2 se trouve au milieu d’une section du chromosome 21 que nous appelons la « région critique pour le syndrome de Down ». Presque chaque individu atteint du syndrome de Down possède une copie supplémentaire de ce gène. »
Dr Weston Porter, professeur, Département VMBS de physiologie et pharmacologie vétérinaires
Les maladies génétiques comme le syndrome de Down sont étroitement liées aux changements dans les profils des tumeurs et des cancers, comme le cancer du sein, selon Porter.
« Nous constatons principalement une augmentation des cas de tumeurs chez les personnes atteintes de maladies génétiques. Par exemple, les personnes atteintes du syndrome de Down sont plus susceptibles de développer des leucémies et des lymphomes. Cependant, le cancer du sein est extrêmement rare chez ces personnes », a-t-il déclaré.
Porter et son équipe de chercheurs ont déjà reçu des subventions pour étudier l’intersection du cancer du sein et du syndrome de Down. L’équipe a étudié le rôle de SIM2 dans la fourniture aux personnes atteintes du syndrome de Down d’une résistance accrue au cancer du sein en raison de la triplication de certains gènes du syndrome de Down.
« Avoir SIM2 offre une sorte de mécanisme de protection contre le cancer du sein, mais la surexpression de SIM2 conduit au développement d’autres problèmes de santé », a déclaré Lilia Sanchez, étudiante diplômée du laboratoire de Porter. « Notre objectif est de mieux comprendre le rôle que joue SIM2 et également à quel point c’est trop afin que nous puissions développer des thérapies qui aident à combattre les maladies liées à la fois à la surexpression et à la sous-expression de SIM2. »
Les recherches du laboratoire sur le lien entre le cancer du sein et SIM2 les ont amenés à croire que la protéine pourrait également être impliquée dans la régulation de facteurs métaboliques cruciaux dans le syndrome de Down.
« De nombreux éléments phénotypiques du syndrome de Down – les manifestations physiques et mentales comme la perte musculaire, le risque accru de maladies d’Alzheimer et de Parkinson, les troubles du développement – sont liés à des changements dans le métabolisme », a déclaré Porter. « La raison en est que les mitochondries des cellules, qui aident à réguler le métabolisme, fonctionnent constamment à plein régime dans le syndrome de Down. C’est comme faire tourner le moteur d’une voiture tout le temps. »
De même, les changements dans le métabolisme que subissent les personnes atteintes du syndrome de Down proviennent d’une surexpression de SIM2.
« Lorsque SIM2 est surexprimé, nous voyons qu’il accélère les mitochondries – vous l’activez, mais vous ne pouvez pas le désactiver », a-t-il déclaré. « Cela entraîne un dysfonctionnement mitochondrial. »
Des mitochondries aux multiples facettes
Contrairement à ce que la plupart des gens se souviennent du lycée, les mitochondries ne sont pas seulement des centrales électriques pour les cellules. Ils jouent un rôle dans un certain nombre de processus cellulaires, ce qui explique en partie pourquoi le métabolisme est si étroitement lié au syndrome de Down.
Sanchez a publié des recherches décrivant comment SIM2 régule les mitochondries pendant les périodes de stress. Ses recherches ont examiné le rôle de SIM2 dans la régulation de la santé des mitochondries dans les tissus mammaires pendant la lactation, période stressante pour les cellules mammaires.
« Le principal point à retenir de cet article est que la mitophagie, qui est le recyclage des mitochondries, est un processus normal qui se produit naturellement dans les tissus très actifs », a déclaré Sanchez. « La mitophagie est également impliquée dans la réponse au stress de la cellule, et nos données suggèrent que SIM2 régule le recyclage rapide des mitochondries, améliorant ainsi les fonctions accompagnées d’un stress plus élevé, comme la lactation. »
SIM2 a également un impact sur les mitochondries d’autres manières, selon le Dr Steven Wall, ancien étudiant diplômé du laboratoire de Porter.
« Le rôle de SIM2 dans le transport des électrons est la chose la plus nouvelle que nous ayons découverte », a déclaré Wall, auteur principal d’une autre publication produite par le laboratoire. « Auparavant, on ne savait pas qu’il était impliqué dans la chaîne de transport des électrons, mais nous l’avons trouvé de manière constante dans les mitochondries et dans la chaîne de transport des électrons. »
Étant donné que la chaîne de transport des électrons joue un rôle fondamental dans la manière dont les mitochondries régulent l’énergie, il est clair que SIM2 a la capacité de réguler certaines des fonctions les plus importantes de nos cellules.
Combiné à l’effet de recyclage rapide de SIM2 sur les mitochondries, il semble également crucial pour comprendre le syndrome de Down.
Transformer la vie avec le syndrome de Down
Alors que la nouvelle subvention examinera spécifiquement le rôle de SIM2 dans la régulation du métabolisme des muscles squelettiques, Porter espère également que le projet mènera à des études sur d’autres parties du corps et permettra éventuellement de mettre de nouvelles thérapies à la disposition des personnes atteintes du syndrome de Down.
« Compte tenu du nombre de recherches menées actuellement sur les maladies génétiques, il devient de plus en plus possible de développer des médicaments pour ces maladies », a-t-il déclaré. « Travailler avec le syndrome de Down est délicat car 20 à 30 gènes changent, mais, progressivement, nous espérons améliorer la qualité de vie des gens. »
Porter et son équipe développent également des moyens d’impliquer la communauté du syndrome de Down en offrant des commentaires et des idées pour de futures orientations de recherche.
« Nous voulons connaître leurs préoccupations afin de pouvoir donner la priorité à la recherche qui y répond », a-t-il déclaré. « Ils peuvent nous aider à décider sur quels aspects de la vie avec le syndrome de Down nous concentrer ensuite dans nos recherches : des choses comme l’amélioration de la mobilité, de la fonction cognitive ou de l’espérance de vie. »
En fin de compte, Porter estime que la nouvelle étude aura un impact important sur les personnes atteintes du syndrome de Down.
« Cela va être transformateur », a déclaré Porter.
