L'intégrateur de pontage 1, connu sous le nom de BIN1, est le deuxième facteur de risque le plus courant de maladie d'Alzheimer à évolution tardive, selon des études à l'échelle du génome sur les variantes génétiques. Pourtant, les scientifiques en savent peu sur ce que fait cette protéine dans le cerveau.
Maintenant, une nouvelle étude préclinique a découvert qu'un manque de BIN1 conduit à un défaut dans la transmission des neurotransmetteurs qui activent la communication des cellules cérébrales nous permettant de penser, de nous souvenir et de nous comporter. Dirigée par Gopal Thinakaran, PhD, de l'Université de South Florida Health (USF Health) Morsani College of Medicine et ses collègues de l'Université de Chicago, l'étude a été publiée le 10 mars dans Rapports de cellule.
Environ 40% des personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentent l'une des trois variations du gène BIN1 – un problème dans un seul bloc de construction de l'ADN (nucléotide) qui augmente leur risque de maladie neurodégénérative, a déclaré l'auteur principal du document, le Dr Thinakaran, professeur de médecine moléculaire au USF Health Byrd Alzheimer's Center et doyen associé pour la recherche en neurosciences au Morsani College of Medicine.
Nos résultats selon lesquels BIN1 se localise au point de communication présynaptique et peuvent réguler avec précision la libération de vésicules de neurotransmetteurs nous rapprochent beaucoup plus de la compréhension de la façon dont BIN1 pourrait exercer sa fonction de facteur de risque commun de la maladie d'Alzheimer. Nous pensons que cela aide à contrôler l'efficacité avec laquelle les neurones communiquent et peut avoir un impact profond sur la consolidation de la mémoire – le processus qui transforme les expériences récentes en mémoire à long terme. «
Dr Gopal Thinakaran, auteur principal de l'article
L'équipe de recherche a créé un modèle de souris dans lequel le gène BIN1 a été sélectivement inactivé ou éliminé pour caractériser la fonction normale de la protéine dans le cerveau. En particulier, ils ont utilisé des techniques avancées de biologie cellulaire et moléculaire pour étudier le rôle de BIN1 dans la régulation des synapses associées à l'apprentissage et à la mémoire.
Pour encadrer les résultats de l'étude, il est utile de savoir qu'un cerveau humain sain contient des dizaines de milliards de cellules cérébrales (neurones) qui traitent et transmettent des messages chimiques (neurotransmetteurs) à travers un petit espace entre les neurones appelé synapse. Dans le cerveau de la maladie d'Alzheimer, cette communication synaptique est détruite, tuant progressivement les neurones et provoquant finalement une forte baisse de la mémoire ainsi que d'autres signes de démence. Les personnes les plus susceptibles de développer la maladie d'Alzheimer à part entière sont celles qui perdent le plus de synapses, a déclaré le Dr Thinakaran.
Parmi les Rapports de cellule faits saillants de l'étude:
- La perte d'expression de BIN1 dans les neurones entraîne une altération de l'apprentissage spatial et de la mémoire. C'est-à-dire que le déficit modifie l'efficacité avec laquelle les informations sur l'espace environnemental environnant sont acquises, stockées, organisées et utilisées. Les souris knock-out BIN1 ont eu beaucoup plus de difficultés que les témoins à trouver la plate-forme cachée dans un labyrinthe d'eau Morris.
- Une analyse plus approfondie a permis de distinguer que BIN1 se situe principalement sur les neurones qui envoient des neurotransmetteurs à travers la synapse (sites présynaptiques) plutôt que de résider sur les neurones qui reçoivent les messages des neurotransmetteurs (sites postsynaptiques). La transmission synaptique dans l'hippocampe, une région du cerveau associée principalement à la mémoire, a montré une détérioration de la libération de neurotransmetteurs par les vésicules. Les vésicules sont des porteurs en forme de bulles qui transfèrent les neurotransmetteurs des neurones présynaptiques aux neurones postsynaptiques.
- La carence en BIN1 était associée à une densité réduite des synapses et à une diminution du nombre de grappes synaptiques chez les souris KO par rapport aux témoins.
- La reconstruction en microscopie électronique 3D des synapses a montré une accumulation significative de pools de vésicules synaptiques ancrées et de réserve chez les souris knock-out BIN1. Cela indique une libération plus lente (moins réussie) des neurotransmetteurs de leurs vésicules, suggèrent les chercheurs.
Les auteurs de l'étude concluent que l'ensemble de leurs travaux met en évidence un rôle non redondant pour le BIN1 neuronal dans la régulation présynaptique et « ouvre de nouvelles voies pour l'investigation future du rôle précis du BIN1 en tant que facteur de risque dans la physiopathologie de la maladie d'Alzheimer ».
La source:
Université de Floride du Sud (USF Health)
Référence de la revue:
De Rossi, P., et al. (2020) Neuronal BIN1 régule la libération de neurotransmetteurs présynaptiques et la consolidation de la mémoire. Rapports de cellule. doi.org/10.1016/j.celrep.2020.02.026.
