Dans une étude récente publiée dans Communications naturelles, les chercheurs ont étudié si l’inhibition de l’USP30 pouvait servir de traitement modificateur de la maladie de Parkinson (MP) en améliorant la mitophagie et en réduisant la pathologie de l’α-synucléine (αSyn).
Étude: L’inactivation ou l’inhibition de l’USP30 protège les neurones dopaminergiques dans un modèle murin atteint de la maladie de Parkinson. Crédit d’image : Chinnapong/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Le dysfonctionnement mitochondrial est un facteur clé de la MP, soulignant l’importance de la mitophagie, la dégradation sélective des mitochondries dysfonctionnelles. Les mutations PARKIN dans la MP autosomique récessive (AR-PD) altèrent la mitophagie, et PARKIN, avec PINK1, un autre gène dont les mutations provoquent l’AR-PD, joue un rôle essentiel dans l’ubiquitylation des protéines mitochondriales, essentielles à leur dégradation autophagique.
De plus, la toxicité de l’αSyn, liée à la MP autosomique dominante (AD-PD), peut induire une déficience mitochondriale et la production d’espèces réactives de l’oxygène, suggérant un cercle vicieux de dysfonctionnement et d’accumulation d’αSyn.
Des recherches plus approfondies sont essentielles pour comprendre et valider de manière globale le rôle de la mitophagie, en particulier via l’inhibition de l’USP30, dans l’atténuation de la toxicité de l’α-synucléine et de son potentiel thérapeutique dans la MP.
À propos de l’étude
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé un vecteur αSyn AAV1/2-A53T pour induire une synucléinopathie chez la souris, en sélectionnant soigneusement la taille de l’échantillon et les paramètres expérimentaux sur la base d’études antérieures.
Les groupes de traitement, comprenant des souris mâles et femelles, ont été répartis au hasard et analysés en fonction du sexe des National Institutes of Health (NIH), en tant que politique de variable biologique.
Les considérations éthiques étaient primordiales, toutes les études sur les souris étant conformes à des réglementations strictes et aux approbations du comité d’examen institutionnel. Les souris, englobant diverses souches comme les homozygotes mito-QC et Usp30 knock-out (KO), ont été hébergées dans des environnements contrôlés.
Les souris Usp30 KO ont subi un phénotypage approfondi et la recherche a incorporé des expériences de culture cellulaire avec des cellules SH-SY5Y et des neurones dopaminergiques humains dérivés d’iPSC. Ces étapes ont été cruciales pour explorer le potentiel de l’Usp30 KO et du traitement MTX115325 dans le traitement de la pathologie de la MP.
Divers anticorps et vecteurs provenant de sociétés de biotechnologie ont facilité des processus clés tels que l’immunocoloration et l’immunotransfert. L’efficacité de l’étude a en outre été assurée grâce à des protocoles stricts d’injection de vecteurs stéréotaxiques, d’administration orale de l’inhibiteur MTX115325 et de surveillance constante de sa concentration sanguine.
Les évaluations comportementales, les études histologiques, l’analyse de la mitophagie, l’analyse par Western blot et les mesures de dopamine ont fourni des informations complètes. De plus, des tests biochimiques et cellulaires, une pharmacocinétique détaillée et une analyse du transfert thermique cellulaire cérébral (CETSA) ont été effectués.
Les résultats de l’étude ont été consolidés grâce à une analyse statistique rigoureuse, soulignant la rigueur de l’approche de recherche.
Résultats de l’étude
La présente étude a généré avec succès des souris KO en supprimant l’exon 4 du gène Usp30. Ces souris étaient viables et ne présentaient aucune pathologie manifeste, maintenant des taux de natalité mendéliens normaux et ne présentant aucun problème de santé significatif avec le vieillissement. Fait intéressant, les souris Usp30 KO âgées d’un an ont montré une résistance à l’accumulation de stéatose hépatique par rapport à leurs homologues de type sauvage.
Les chercheurs ont en outre étudié l’impact de l’Usp30 KO sur la mitophagie des neurones dopaminergiques. En croisant des souris Usp30 KO avec des souris rapporteurs mito-Quality Control (QC), elles ont pu surveiller efficacement la mitophagie in vivo.
L’étude a révélé une augmentation significative des niveaux de mitophagie dans les neurones dopaminergiques des souris Usp30 KO par rapport aux souris de type sauvage, en particulier dans la substance noire, le cortex et l’hippocampe du cerveau.
L’étude a également exploré le développement de la pathologie αSyn et les déficits moteurs associés chez ces souris. L’immunocoloration du phosphore-S129-αSyn, une forme pathologique d’αSyn, a montré que les souris Usp30 KO présentaient des niveaux considérablement réduits de cette protéine dans leur cerveau.
De plus, l’analyse de colocalisation a indiqué que l’épuisement de l’Usp30 réduisait l’association du S129-αSyn pathologique avec les mitochondries, suggérant un mécanisme potentiel par lequel Usp30 KO atténue la toxicité de l’αSyn.
Dans cette étude approfondie, les chercheurs ont étudié le rôle protecteur du KO contre les déficits moteurs induits par αSyn. Ils ont utilisé le test du cylindre pour évaluer la fonction motrice chez la souris après l’AAV-A53T-SNCA à savoir Virus adéno-associé – Alpha-synucléine avec injection de mutation A53T. Les résultats ont montré que l’injection unilatérale d’AAV-Ev n’altère la fonction motrice dans aucun groupe de souris.
Cependant, l’injection d’AAV-A53T-SNCA a entraîné un dysfonctionnement moteur chez les souris de type sauvage (WT) et mito-QC, évident par une utilisation réduite du membre antérieur controlatéral au site d’injection. Usp30 KO protège de manière significative contre ces déficits moteurs induits par αSyn chez les souris mito-QC/Usp30 KO mâles et femelles.
En outre, l’étude a évalué l’impact de l’Usp30 KO sur la perte de neurites et de terminaux dopaminergiques induite par αSyn dans le striatum. Ils ont observé une diminution significative de la densité des terminaisons Tyrosine Hydroxylase positives (TH+) dans le striatum des souris WT et mito-QC mais pas chez les souris Usp30 KO après injection d’AAV-A53T-SNCA.
De plus, Usp30 KO semble protéger contre la perte de dopamine striatale et de ses métabolites. Ces résultats démontrent qu’Usp30 KO préserve non seulement l’intégrité structurelle des neurones dopaminergiques, mais maintient également les niveaux fonctionnels de dopamine dans le striatum.
Les chercheurs ont également validé l’efficacité d’un inhibiteur USP30 pénétrant dans le cerveau, le MTX115325. Le MTX115325 a présenté une bonne biodisponibilité orale, une bonne pénétration dans le système nerveux central (SNC) et une bonne sélectivité contre d’autres enzymes.
Il a efficacement inhibé l’USP30 dans les analyses biochimiques et les modèles cellulaires, augmentant ainsi l’ubiquitylation de TOM20, une protéine mitochondriale, et du substrat USP30. Dans les neurones dopaminergiques humains, MTX115325 a augmenté l’ubiquitylation de TOM20, indiquant son application thérapeutique potentielle.
Conclusion
Enfin, l’étude a exploré les effets du MTX115325 dans un modèle murin de maladie de Parkinson AAV-A53T-SNCA, et les résultats ont reflété ceux observés chez les souris Usp30 KO, le MTX115325 protégeant contre la perte de neurones TH + induite par αSyn et préservant les niveaux de dopamine striatale.
De plus, le MTX115325 a réduit l’activation du S129-αSyn phosphorylé et des astrocytes, renforçant ainsi son potentiel en tant qu’agent thérapeutique dans la MP, et ces résultats complets mettent en évidence la promesse thérapeutique de l’inhibition de l’USP30 dans l’atténuation de la pathologie de la MP.
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