Francesca Marassi, PhD, professeure et présidente de biophysique au Medical College of Wisconsin (MCW), a reçu une subvention de projet de programme (PPG) de 13 millions de dollars sur cinq ans des National Institutes of Health (NIH) pour étudier la calcification mal placée dans les yeux et le cerveau des patients souffrant de dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) et de la maladie d’Alzheimer (MA).
La DMLA affecte près de 20 millions d’adultes aux États-Unis et est la principale cause de perte de vision centrale et de cécité légale. Plus de 6 millions de personnes aux États-Unis souffrent de la maladie d’Alzheimer, la principale cause de démence dans le monde. L’âge est un facteur de risque important pour ces maladies. La façon dont la DMLA et la MA progressent au fil du temps n’est pas bien comprise, et des recherches sont nécessaires pour conduire le développement de traitements pharmaceutiques efficaces.
Les deux maladies sont associées à l’accumulation progressive de dépôts ressemblant à des cailloux sous la rétine et dans le cerveau. Ces dépôts sont connus pour contenir du cholestérol, des graisses (lipides), des protéines et une forme minéralisée de phosphate de calcium appelée hydroxyapatite – le même matériau qui forme des dents et des os sains. Les scientifiques ne savent pas encore ce qui cause la formation de ces dépôts minéraux égarés dans l’œil et le cerveau. Les processus biologiques sains de calcification sont destinés à faire croître et à réparer les os et les dents, et non à encombrer la rétine ou le cerveau de déchets nocifs. Comprendre comment et pourquoi ces dépôts biominéraux capricieux se forment peut fournir des indices pour mieux comprendre la DMLA et la MA, ainsi que le développement de nouvelles façons de diagnostiquer et de traiter ces maladies.
L’œil et le cerveau étant intimement liés en tant que parties intégrantes du système nerveux central, le Dr Marassi et son équipe internationale de scientifiques PPG exploreront les caractéristiques des calcifications mal placées dans les deux organes, ainsi que leurs rôles dans la DMLA et la MA. Un objectif central est d’examiner et d’imager les calcifications à plusieurs niveaux, des structures atome par atome à leurs morphologies agrégées, et leur accumulation dans les cellules et les animaux.
Je suis vraiment enthousiaste à l’idée d’explorer ces pathologies pathologiques à toutes les échelles, de l’atomique à l’animal. Ce type d’informations structurelles est essentiel pour avancer dans le diagnostic et le développement de médicaments. »
Francesca Marassi, PhD, professeur et chaire de biophysique au Medical College of Wisconsin
L’équipe PPG comprend Galia Debelouchina, PhD, Université de Californie à San Diego ; Jose Luis Millan, PhD, Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (La Jolla, Californie) ; Richard Thompson, PhD, École de médecine de l’Université du Maryland (Baltimore); et Imre Lengyel, PhD, Université Queen’s de Belfast. Dirigés par le Dr Marassi, ils ont conçu quatre projets PPG pour atteindre leurs objectifs scientifiques.
« Notre programme de collaboration est véritablement synergique, chaque membre de l’équipe apportant une expertise et une technologie uniques au partenariat », a déclaré Marassi. « Bien que l’objectif principal soit de faire une excellente science fondamentale qui apporte des connaissances fondamentales sur la calcification mal placée dans la maladie, nous pensons qu’il existe un énorme potentiel pour que ces avancées fournissent une base pour de nouvelles techniques de diagnostic et de nouveaux traitements à l’avenir, comme l’exprime le mieux la devise MCW la connaissance change la vie. »
Le premier projet, dirigé par les Drs. Marassi et Debelouchina, se concentreront sur la structure moléculaire et la fonction des dépôts calcifiés déplacés et de leurs composants. Leurs équipes de recherche utiliseront des techniques biophysiques sophistiquées pour révéler la composition de ces dépôts et leur formation en examinant les interactions entre les protéines, le cholestérol, les graisses et les composants minéraux des dépôts ressemblant à des cailloux.
Le Dr Thompson dirigera le deuxième projet pour développer et tester de nouvelles méthodes pour marquer les biominéraux dans les gisements avec de petites molécules qui amènent les minéraux à émettre des couleurs ou des longueurs d’onde de lumière spécifiques que les scientifiques pourront détecter sur les images. Ces capteurs fluorescents et luminescents serviront d’outils de recherche pour les autres projets et pourront éventuellement déboucher sur de nouveaux outils de diagnostic et de suivi de la DMLA et de la MA.
Le troisième projet, dirigé par le Dr Lengyel, vise à développer de nouveaux modèles cellulaires de calcifications qui imitent les dépôts trouvés chez les animaux et les humains. Son équipe étudiera comment les niveaux de certaines protéines, les prédispositions génétiques et d’autres facteurs influencent la formation des dépôts.
Le Dr Millan dirige le quatrième projet pour étudier comment les cellules et les tissus maintiennent leur équilibre des niveaux de phosphore, qui est essentiel au développement sain des os. Chez l’homme adulte, environ 90 % du phosphore total du corps est contenu dans l’os sous forme de cristaux d’hydroxyapatite, qui font également partie des dépôts calcifiés errants qui se forment dans la DMLA et la MA. L’équipe du Dr Millan étudiera des souris qui produisent une quantité excessive d’une enzyme pour déterminer comment son contrôle des niveaux de phosphore contribue à la formation de dépôts calcifiés dans l’œil.
La subvention PPG est financée par l’Institut national du vieillissement et intitulée « Mécanismes moléculaires de la calcification : rôles et opportunités dans les maladies du vieillissement ». En plus des quatre projets, la subvention financera un noyau de biologie protéique et chimique qui développera et fournira des réactifs biologiques pour les expériences PPG, et un noyau administratif qui facilitera les interactions entre les laboratoires de l’équipe PPG.
