Au cours de la maladie d’Alzheimer, des fibrilles protéiques apparaissent dans le liquide céphalo-rachidien des personnes atteintes. Des chercheurs de l’Empa, en collaboration avec le service de neurologie de l’hôpital cantonal de Saint-Gall, ont maintenant visualisé le large spectre d’agrégats de protéines allant des oligomères, des protofibrilles aux fibrilles dans le liquide céphalo-rachidien. La conclusion : Les fibrilles protéiques ultra-longues sont une signature de la maladie d’Alzheimer sévère. L’étude, récemment publiée dans Communications Biology, met en lumière le rôle délicat de l’agrégation des protéines dans le développement de la maladie d’Alzheimer et devrait améliorer la détection précoce de la démence.
La détection et le traitement précoces des démences telles que la maladie d’Alzheimer restent l’un des grands défis de la médecine moderne. On sait déjà que certaines protéines du liquide céphalo-rachidien peuvent être utilisées pour diagnostiquer la maladie d’Alzheimer. Cependant, les méthodes actuelles de détection de tels biomarqueurs au moyen de tests biochimiques ne peuvent que confirmer et quantifier la présence de telles protéines pathologiques. Aucune conclusion ne peut être tirée sur leur morphologie originale des protéines à l’aide d’essais biochimiques, qui contiennent des informations sur les stades de la maladie.
Cependant, ces informations, si elles sont obtenues directement sans étiquette, pourraient permettre de tirer des conclusions sur le stade de la maladie et d’évaluer l’efficacité d’un traitement prescrit. Une équipe du Laboratoire des interfaces de transport à l’échelle nanométrique de l’Empa et du Département de neurologie de l’Hôpital cantonal de Saint-Gall a maintenant utilisé la microscopie à force atomique (AFM) pour visualiser les protéines révélatrices de la maladie d’Alzheimer dans des conditions aussi proches de réalité que possible. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans la revue Biologie des communications.
Molécule en forme naturelle
Avec la nouvelle étude, les chercheurs ajoutent une autre pièce du puzzle à leurs connaissances sur le développement et le diagnostic de la maladie d’Alzheimer. Dans une étude antérieure, l’équipe dirigée par le chercheur de l’Empa Peter Nirmalraj du laboratoire Transport at Nanoscale Interfaces de Dübendorf avait déjà pu révéler des protéines potentiellement pathologiques sous leur forme naturelle dans le sang. Pour leur travail, ils ont reçu la reconnaissance de la Fondation Franco Regli pour la recherche sur les maladies neurodégénératives à Berne. Maintenant, les chercheurs montrent en détail la forme inchangée des protéines directement dans le liquide céphalo-rachidien.
Précision impressionnante
Cela a été possible grâce à une technologie qui rend visible le monde des molécules dans leurs parties les plus intimes avec une précision impressionnante : la microscopie à force atomique (AFM). Rappelant la taille d’un microscope de table conventionnel, la technologie AFM permet des observations morphologiques de l’ordre du nanomètre sans détruire les protéines. Et en analysant les différences de taille, de structure, de forme et de schémas d’assemblage des accumulations de protéines directement dans le liquide céphalo-rachidien, l’équipe a maintenant été en mesure d’identifier un lien avec le stade de la maladie. « Alors que seules de courtes fibrilles protéiques, d’une longueur d’environ 100 nanomètres, ont été trouvées chez les personnes à un stade précoce de la maladie, des fibrilles avec des multiples de cette longueur – atteignant plusieurs micromètres – sont apparues à des stades ultérieurs de la maladie », explique le biophysicien Nirmalraj. Chez les individus en bonne santé cognitive, en revanche, aucune fibrille ou même des fibrilles plus courtes n’étaient présentes dans les échantillons de liquide céphalo-rachidien.
Vent arrière pour la technologie AFM
Après ces études pilotes avec 33 personnes, l’équipe va maintenant intensifier ses efforts pour faire correspondre les résultats recueillis en laboratoire avec les données de groupes plus larges de patients et obtenir des informations sur la nature chimique des protéines dans les fluides corporels. Récemment, Nirmalraj a reçu le soutien de la Dementia Research Synapsis Foundation Switzerland, pour faire avancer l’étude en cours sur la détection précoce de la maladie d’Alzheimer basée sur le sang.
« La technologie AFM a le potentiel de compléter les tests de biomarqueurs conventionnels et d’améliorer la détection précoce de la maladie d’Alzheimer », est convaincu Nirmalraj. En effet, alors que les tests de biomarqueurs indiquent les niveaux de protéines, la technologie AFM peut fournir des informations sur les différences morphologiques dans les agrégats de protéines, ce qui reflète la progression de la maladie, a-t-il déclaré. De plus, il sera possible de mieux comprendre le processus de la maladie afin de jeter les bases de nouveaux médicaments plus efficaces.
