Chercheurs de l'Institut de Neurosciences (IN), un centre commun de l'Université Miguel Hernández d'Elche (UMH) et du Conseil National Espagnol de Recherche (CSIC), qui font également partie du Réseau Centre de Recherche Biomédicale sur les Maladies Neurodégénératives (CIBERNED) et l'Institut d'Alicante pour la santé et la recherche biomédicale (ISABIAL), ont développé un protocole de fractionnement cellulaire. Cette méthode permet une analyse précise des protéines situées dans les membranes synaptiques et dans les membranes extérieures aux synapses, appelées membranes extrasynaptiques, dans le cerveau humain post-mortem.
Dans cette étude, récemment publiée dans Alzheimer's & Dementia : The Journal of the Alzheimer's Association, les auteurs ont étudié les récepteurs NMDA en raison de leur importance dans la transmission synaptique et de leur pertinence particulière dans la maladie d'Alzheimer. Par rapport aux individus en bonne santé, les résultats révèlent que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentent une diminution des récepteurs NMDA dans les synapses et une augmentation des membranes extrasynaptiques.
La maladie d'Alzheimer se caractérise par une perte progressive de la mémoire et affecte la communication entre les neurones. Ce processus dépend en grande partie des synapses, où les récepteurs NMDA jouent un rôle essentiel dans l'apprentissage et la mémoire. « La plupart des récepteurs NMDA se trouvent dans les synapses, où ils renforcent les connexions neuronales. Cependant, ceux situés en dehors de la synapse sont davantage associés à des processus de toxicité et de mort cellulaire, qui peuvent contribuer à la progression de la maladie », explique Inmaculada Cuchillo Ibáñez, chercheuse à l'Institut. Mécanisme moléculaire modifié dans le laboratoire de la maladie d'Alzheimer et de la démence, qui a dirigé l'étude.
L’équipe a analysé des échantillons de cerveaux humains post-mortem, y compris des individus en bonne santé et des patients à différents stades de neurodégénérescence. Les résultats montrent une distribution distincte des récepteurs NMDA dans le cortex des patients atteints de la maladie d'Alzheimer, où le nombre de récepteurs synaptiques NMDA est considérablement réduit, tandis que les récepteurs extrasynaptiques augmentent par rapport aux individus sains. Ce déséquilibre suggère que l'activité neuronale liée à la toxicité est favorisée dans la maladie d'Alzheimer, par opposition à la fonction principale de transmission synaptique, contribuant probablement à la progression de la maladie.
Sommaire
Un protocole pionnier pour les cerveaux humains post-mortem
La principale avancée réalisée par les chercheurs est l’optimisation d’un protocole de fractionnement cellulaire permettant la séparation des membranes synaptiques des membranes extrasynaptiques, un exploit qui n’avait pas été accompli auparavant dans des cerveaux post-mortem humains congelés.
D'autres études ont mesuré les niveaux totaux de récepteurs NMDA dans le cerveau humain, mais n'ont pas fait de différence entre ceux situés dans les synapses et les extrasynapses. Nous avons adapté un protocole conçu pour des cerveaux de souris frais à des échantillons humains, réalisant ainsi cette séparation cruciale. »
Sergio Escamilla, premier auteur de l'article
La méthode est basée sur l'utilisation de détergents qui dissolvent les lipides des membranes non synaptiques, tandis que les membranes synaptiques, en raison de leur teneur élevée en protéines, restent en grande partie intactes. Par la suite, la centrifugation est utilisée pour séparer les deux types de membranes à des fins d’analyse.
Vers de nouvelles approches thérapeutiques
Les résultats de cette étude pourraient ouvrir de nouvelles voies pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. « Avec ce protocole, nous pouvons déterminer avec précision si des agents spécifiques, tels que des modulateurs ou des bloqueurs, ont une plus grande affinité pour les récepteurs synaptiques ou extrasynaptiques, pas seulement les récepteurs NMDA, ce qui a des implications thérapeutiques importantes », note Cuchillo.
L'étude, qui impliquait une collaboration avec les laboratoires de José Vicente Sánchez Mut et Isabel Pérez Otaño de l'IN UMH-CSIC, a également utilisé des souris transgéniques pour valider les résultats obtenus chez l'homme. Bien que des altérations similaires des récepteurs NMDA aient été détectées, les différences entre les espèces soulignent la nécessité d’études sur les tissus humains pour mieux comprendre la maladie.
Avec ce protocole pionnier, les chercheurs ouvrent la voie à l’exploration des bases moléculaires de la maladie d’Alzheimer et à la recherche de traitements plus efficaces. Dans cette optique, le chercheur Javier Sáez Valero, qui dirige le laboratoire Mécanismes moléculaires altérés dans la maladie d'Alzheimer et la démence de l'IN UMH-CSIC, souligne l'importance de ce type de recherche en raison du rôle des récepteurs NMDA dans les traitements actuels de la maladie d'Alzheimer, comme la mémantine, L'un des médicaments les plus couramment utilisés pour traiter cette maladie est un bloqueur des récepteurs NMDA.
Ce travail a été rendu possible grâce au soutien financier apporté par le Fonds de Recherche en Santé, cofinancé par le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER « Investir dans votre avenir ») ; le Centre de réseau de recherche biomédicale sur les maladies neurodégénératives (CIBERNED) ; l'Institut de Santé Carlos III ; et la Direction générale de la science et de la recherche de la Generalitat Valenciana.
Chercheurs de l'Institut de Neurosciences (IN), un centre commun de l'Université Miguel Hernández d'Elche (UMH) et du Conseil National Espagnol de Recherche (CSIC), qui font également partie du Réseau Centre de Recherche Biomédicale sur les Maladies Neurodégénératives (CIBERNED) et l'Institut d'Alicante pour la santé et la recherche biomédicale (ISABIAL), ont développé un protocole de fractionnement cellulaire. Cette méthode permet une analyse précise des protéines situées dans les membranes synaptiques et dans les membranes extérieures aux synapses, appelées membranes extrasynaptiques, dans le cerveau humain post-mortem.
Dans cette étude, récemment publiée dans Alzheimer's & Dementia : The Journal of the Alzheimer's Association, les auteurs ont étudié les récepteurs NMDA en raison de leur importance dans la transmission synaptique et de leur pertinence particulière dans la maladie d'Alzheimer. Par rapport aux individus en bonne santé, les résultats révèlent que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentent une diminution des récepteurs NMDA dans les synapses et une augmentation des membranes extrasynaptiques.
La maladie d'Alzheimer se caractérise par une perte progressive de la mémoire et affecte la communication entre les neurones. Ce processus dépend en grande partie des synapses, où les récepteurs NMDA jouent un rôle essentiel dans l'apprentissage et la mémoire. « La plupart des récepteurs NMDA se trouvent dans les synapses, où ils renforcent les connexions neuronales. Cependant, ceux situés en dehors de la synapse sont davantage associés à des processus de toxicité et de mort cellulaire, qui peuvent contribuer à la progression de la maladie », explique Inmaculada Cuchillo Ibáñez, chercheuse à l'Institut. Mécanisme moléculaire modifié dans le laboratoire de la maladie d'Alzheimer et de la démence, qui a dirigé l'étude.
L’équipe a analysé des échantillons de cerveaux humains post-mortem, y compris des individus en bonne santé et des patients à différents stades de neurodégénérescence. Les résultats montrent une distribution distincte des récepteurs NMDA dans le cortex des patients atteints de la maladie d'Alzheimer, où le nombre de récepteurs synaptiques NMDA est considérablement réduit, tandis que les récepteurs extrasynaptiques augmentent par rapport aux individus sains. Ce déséquilibre suggère que l'activité neuronale liée à la toxicité est favorisée dans la maladie d'Alzheimer, par opposition à la fonction principale de transmission synaptique, contribuant probablement à la progression de la maladie.
Un protocole pionnier pour les cerveaux humains post-mortem
La principale avancée réalisée par les chercheurs est l’optimisation d’un protocole de fractionnement cellulaire permettant la séparation des membranes synaptiques des membranes extrasynaptiques, un exploit qui n’avait pas été accompli auparavant dans des cerveaux post-mortem humains congelés. « D'autres études ont mesuré les niveaux totaux de récepteurs NMDA dans le cerveau humain mais n'ont pas fait de différence entre ceux situés dans les synapses et les extrasynapses. Nous avons adapté un protocole conçu pour des cerveaux de souris frais à des échantillons humains, réalisant ainsi cette séparation cruciale », souligne Sergio Escamilla, le premier auteur de l'article.
La méthode est basée sur l'utilisation de détergents qui dissolvent les lipides des membranes non synaptiques, tandis que les membranes synaptiques, en raison de leur teneur élevée en protéines, restent en grande partie intactes. Par la suite, la centrifugation est utilisée pour séparer les deux types de membranes à des fins d’analyse.
Vers de nouvelles approches thérapeutiques
Les résultats de cette étude pourraient ouvrir de nouvelles voies pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. « Avec ce protocole, nous pouvons déterminer avec précision si des agents spécifiques, tels que des modulateurs ou des bloqueurs, ont une plus grande affinité pour les récepteurs synaptiques ou extrasynaptiques, pas seulement les récepteurs NMDA, ce qui a des implications thérapeutiques importantes », note Cuchillo.
L'étude, qui impliquait une collaboration avec les laboratoires de José Vicente Sánchez Mut et Isabel Pérez Otaño de l'IN UMH-CSIC, a également utilisé des souris transgéniques pour valider les résultats obtenus chez l'homme. Bien que des altérations similaires des récepteurs NMDA aient été détectées, les différences entre les espèces soulignent la nécessité d’études sur les tissus humains pour mieux comprendre la maladie.
Avec ce protocole pionnier, les chercheurs ouvrent la voie à l’exploration des bases moléculaires de la maladie d’Alzheimer et à la recherche de traitements plus efficaces. Dans cette optique, le chercheur Javier Sáez Valero, qui dirige le laboratoire Mécanismes moléculaires altérés dans la maladie d'Alzheimer et la démence de l'IN UMH-CSIC, souligne l'importance de ce type de recherche en raison du rôle des récepteurs NMDA dans les traitements actuels de la maladie d'Alzheimer, comme la mémantine, L'un des médicaments les plus couramment utilisés pour traiter cette maladie est un bloqueur des récepteurs NMDA.
Ce travail a été rendu possible grâce au soutien financier apporté par le Fonds de Recherche en Santé, cofinancé par le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER « Investir dans votre avenir ») ; le Centre de réseau de recherche biomédicale sur les maladies neurodégénératives (CIBERNED) ; l'Institut de Santé Carlos III ; et la Direction générale de la science et de la recherche de la Generalitat Valenciana.
