Dans une récente étude publiée dans la revue Biologie et médecine des radicaux libresles chercheurs ont criblé des composés neuroprotecteurs contre la maladie d’Alzheimer (MA).
La maladie d’Alzheimer, la sixième cause de décès aux États-Unis (É.-U.), est une maladie neurodégénérative progressive et la cause fréquente de démence chez les personnes âgées. De plus en plus de preuves suggèrent que les agents pathogènes déclenchent la cascade amyloïde, l’hyperphosphorylation de la protéine tau et la neuroinflammation chez certains patients. Plus précisément, le virus de l’herpès simplex (HSV) de type 1 est impliqué en tant qu’agent étiologique dans la MA sporadique (sAD).
Le HSV-1 est un virus neurotrophique avec une prévalence de 67 % chez les individus américains âgés de 14 à 49 ans. Dernièrement, des études épidémiologiques ont rapporté des liens entre les traitements anti-herpétiques et un risque plus faible de démence. Auparavant, le laboratoire des auteurs a signalé le développement d’un modèle de tissu cérébral cortical humain tridimensionnel (3D) de la MA induite par l’herpès, fournissant des preuves de la causalité de la MA par HSV-1.
Étude : Criblage de composés neuroprotecteurs dans des modèles de cellules et de tissus 3D de la maladie d’Alzheimer induite par l’herpès. Crédit d’image : bonchan/Shutterstock
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont recherché des composés neuroprotecteurs contre la maladie d’Alzheimer. Les cellules souches neurales induites par l’homme (hiNSC) ont été générées par reprogrammation directe à l’aide de fibroblastes de prépuce humain. Ces cellules ont été infectées par HSV-1 à une multiplicité d’infection (MOI) de 0,0001. Des modèles 3D de tissus cérébraux corticaux humains ont été générés. Des composés expérimentaux ont été ajoutés en même temps que des inoculums viraux.
Les cultures de cellules 2D ont été maintenues pendant une semaine et traitées pour l’immunocoloration et l’analyse de l’expression génique, tandis que les modèles 3D ont été maintenus pendant 10 jours et traités pour l’imagerie calcique et l’immunocoloration. L’immunofluorescence a été réalisée sur des cellules cultivées dans des cultures 2D ou des modèles 3D. La taille relative et le nombre de formations de type plaque bêta-amyloïde (Aβ) ont été quantifiés.
Une bibliothèque de composés avec de prétendues caractéristiques neuroprotectrices a été assemblée à partir d’une liste de médicaments approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) pour les conditions autres que la maladie d’Alzheimer, les suppléments à base de plantes/diététiques et les nutraceutiques. En outre, divers médicaments approuvés par la FDA qui améliorent ou aggravent le déclin cognitif ont été étudiés.
L’écran 2D primaire a été réalisé en utilisant l’ensemble de la bibliothèque de 21 composés pour tester la formation de formations de type plaque Aβ, les transcrits d’ARNm des médiateurs AD (protéine précurseur amyloïde [APP]préséniline 1 [PSEN1], et la morphologie cellulaire. Les principaux candidats de l’écran 2D ont été soumis à des tests dans des modèles de tissus 3D pour les formations en forme de plaque, l’intégrité du réseau dendritique et l’imagerie calcique.
La plupart des composés n’ont pas réussi à réduire la formation de plaque induite par le HSV-1 et n’ont pas été pris en compte pour d’autres investigations. Seules les catéchines de thé vert, la citicoline, l’extrait d’Ashwagandha, la curcumine, le resvératrol et la metformine ont réduit la zone de plaque induite par le HSV. Notamment, Ashwagandha a été exclu d’une analyse plus approfondie en raison d’une toxicité importante.
La citicoline a réduit la formation de plaques Aβ à 10 μM et 100 μM dans des cultures 2D. Dans les tissus 3D, la formation de plaques Aβ a également diminué avec le traitement à la citicoline. Cependant, il y avait une baisse notable du nombre de cellules avec un réseau dendritique moins interconnecté. La fréquence de tir a été significativement réduite dans les tissus 3D infectés mais non traités, et le traitement à la citicoline a abrogé cet effet.
Le traitement à la curcumine a diminué le nombre et la taille des plaques dans les cultures 2D infectées par le HSV-1. De plus, le traitement à la curcumine a provoqué une mort cellulaire importante à 100 μM. Un traitement à la curcumine de 10 μM a restauré les niveaux d’expression d’APP et de PSEN1 à des niveaux non infectés. Il convient de noter que le traitement à la curcumine des tissus 3D a provoqué une mort cellulaire importante et n’a donc pas été étudié plus avant.
Les catéchines de thé vert ont diminué la formation de plaque à 0,1 μg/mL et 1 μg/mL dans des cultures cellulaires 2D. Dans les modèles de tissus 3D, les catéchines du thé vert ont provoqué des réductions similaires de la charge de plaque comme dans les cultures 2D, avec une viabilité cellulaire élevée. La metformine a également diminué la formation de plaques et maintenu la viabilité cellulaire à des concentrations de 10 μM et 1 mM.
L’expression génique a révélé des niveaux d’APP significativement bas mais une expression accrue de PSEN2 dans les cellules infectées par le virus. La metformine a maintenu une viabilité cellulaire élevée et des réductions de plaque dans les modèles 3D. Cependant, la metformine n’a pas réussi à empêcher la diminution de la fréquence de déclenchement induite par l’infection à HSV.
Le resvératrol a présenté une réduction modérée du nombre de plaques à 1 μM et 10 μM, mais a complètement supprimé la formation de plaques à 100 μM, sans aucun impact sur la viabilité cellulaire. Les modèles de tissus 3D ont montré une toxicité minimale similaire à 100 μM, avec une réduction significative des plaques comme dans l’écran 2D.
Aliment riche en resvératrol. Crédit d’image : DIVA.photo/Shutterstock
conclusion
En résumé, l’étude a identifié les catéchines de thé vert et le resvératrol comme des candidats prometteurs pour les propriétés anti-plaque, les caractéristiques neuroprotectrices fonctionnelles contre la MA et la toxicité minimale. Bien que les traitements à la citicoline et à la metformine aient démontré une suppression de plaque et une faible toxicité, ces composés n’étaient pas protecteurs contre les perturbations induites par le HSV dans la signalisation neuronale. Dans l’ensemble, l’étude a établi une plate-forme simple pour le criblage et la caractérisation rapides de composés contre la MA dans des cultures cellulaires 2D et des modèles de tissus corticaux humains 3D.
