Dans une étude récente publiée dans PNASles chercheurs ont étudié l’activité sélective des ligands du récepteur sigmoïde 2 (σ2R) ou de la protéine transmembranaire 97 (TMEM97) sur des modèles murins de douleur neuropathique, leurs effets sur les neurones nociceptifs et le mécanisme d’action après 24 heures.
Arrière-plan
La douleur neuropathique, une maladie chronique, présente un défi thérapeutique important en raison de l’efficacité limitée et des effets secondaires considérables des médicaments actuels. Un nouveau médicament, le TMEM97, a été découvert comme un remède possible, jouant un rôle dans la signalisation du calcium, le transport du cholestérol et l’homéostasie. TMEM97 est associé à des troubles neurodégénératifs tels que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont vérifié si les avantages anti-douleur neuropathiques des ligands σ2R/TMEM97 étaient attribuables à leur liaison au σ2R/TMEM97, qui présente une activité antinociception dans des modèles animaux. Ils ont étudié si le ciblage de TMEM97 pouvait soulager la douleur en interférant avec la réponse intégrée au stress (ISR) associée à la douleur neuropathique produite par des lésions nerveuses traumatiques, des maladies métaboliques et des maladies auto-immunes.
L’équipe a utilisé un modèle murin knock-out (KO) du gène TMEM97 et du ligand de liaison TMEM97, FEM-1689, pour explorer les associations causales potentielles de σ2R/TMEM97 avec l’antinociception dans des modèles murins de douleur neuropathique. Ils ont utilisé l’hybridation in situ RNAscope sur des ganglions de la racine dorsale humaine (DRG) provenant de donneurs d’organes pour étudier l’expression de σ2R/TMEM97 dans les nocicepteurs.
Les chercheurs ont développé le FEM-1689 sur la base de résultats favorables dans des modèles de douleur neuropathique traités avec UKH-1114. Ils ont exploré si les ligands σ2R/TMEM97 diminuaient l’hypersensibilité à la douleur en agissant sur σ2R/TMEM97 à l’aide d’une souris TMEM97-KO globale. Ils ont traité des rats mâles et femelles de type sauvage et TMEM97KO avec des injections intraveineuses de FEM-1689 à 10 nM, 100 nM et 1 000,0 nM, ce qui correspond à une liaison cible pendant 16 heures.
L’équipe a vérifié si FEM-1689 bloquerait l’ISR dans les neurones DRG. Ils ont développé des neurones de ganglions de la racine dorsale de souris à partir d’animaux de type sauvage et TMEM97KO, ont administré du FEM-1689 pendant 16 heures et ont évalué les changements dans l’expression du facteur d’initiation eucaryote phosphorylé 2 (p-eIF2α) par immunocytochimie (ICC). Ils ont exploré la dynamique temporelle de la molécule FEM-1689 dans la diminution de l’expression de p-eIF2α. Ils ont administré 100 nM de FEM-1689 à des neurones DRG murins de type sauvage pendant 0,5 heure, une heure, trois heures, six heures, 12 heures et 16 heures et ont mesuré l’immunoréactivité de p-eIF2α.
L’équipe a vérifié si des médicaments supplémentaires se liant à TMEM97 réduisaient la réponse intégrée au stress et si l’inhibition de l’ISR était spécifique aux régulateurs de TMEM97 qui améliorent l’antinociception. L’analyse informatique d’amarrage a montré des interactions distinctes des modulateurs FEM-1689 et SAS-0132 avec les sites de liaison élargis de TMEM97. Ils ont étudié si les effets du composé FEM-1689 sur la diminution des niveaux de p-eIF2α pourraient réduire l’hypersensibilité mécanique dépendante de l’ISR et induite par le méthylglyoxal (MGO). Pour appliquer les résultats des études murines DRG à des individus, ils ont traité des cellules neuronales de ganglions de la racine dorsale humaine provenant de donneurs d’organes avec le ligand de liaison TMEM97 pendant 16 heures.
Résultats
FEM-1689 nécessite la présence du gène Tmem97 pour générer une antinociception dans le modèle de lésion nerveuse épargnant chez la souris. FEM-1689 a supprimé l’ISR et favorisé la croissance des neurites grâce à une action spécifique de σ2R/TMEM97, diminuant l’expression de l’ISR et de p-eIF2α dans les neurones sensoriels humains et soulageant l’engagement pathogène de l’ISR par MGO. Les nocicepteurs putatifs humains SCN10A positifs et les cellules gliales satellites expriment σ2R/TMEM97.
Les neurones murins DRG et les cellules gliales satellites ont produit de l’acide ribonucléique messager (ARNm) Tmem97 d’une manière comparable au DRG humain. L’effet antinociceptif du FEM-1689 dans le modèle SNI était absent chez les souris TMEM97KO. Les résultats soutiennent le ciblage de σ2R/TMEM97 pour traiter la douleur neuropathique. FEM-1689 était plus spécifique pour σ2R/TMEM97 que pour 40 protéines du SNC, à l’exclusion de σ1R et du transporteur de noradrénaline (NET).
À la suite de lésions nerveuses, les animaux TMEM97KO mâles et femelles et les animaux de type sauvage ont acquis une hypersensibilité mécanique significative et soutenue. La dose accrue du ligand de liaison au TMEM97, FEM-1689, a corrigé de manière significative l’hypersensibilité mécanique chez les souris de type sauvage mâles et femelles pendant quatre jours après un seul traitement. Cependant, FEM-1689 n’a pas réussi à diminuer l’hypersensibilité mécanique chez les souris TMEM97KO, ce qui indique que ses effets étaient dépendants de σ2R/TMEM97.
FEM-1689, un médicament qui a supprimé la réponse intégrée au stress dans les neurones DRG murins, n’a provoqué aucun changement dans les niveaux de p-ACC ou l’activité de la voie AMPK-p-ACC dans les neurones DRG de souris en culture après 16 heures, indiquant une voie antinociceptive distincte. Les neurones TMEM97-KO présentaient des niveaux de base de p-eIF2α inférieurs à ceux des neurones de type sauvage. ISRIB, un inhibiteur de l’ISR, abaisse les niveaux de p-eIF2α dans les deux types. FEM-1689 a corrigé efficacement l’hypersensibilité à la douleur induite par MGO et dépendante de l’ISR dans les neurones sensoriels humains, soulignant le potentiel de développement de modulateurs TMEM97 pour la douleur neuropathique diabétique.
Les résultats de l’étude ont montré que le FEM-1689, un ligand σ2R/TMEM97, peut réduire la douleur de type neuropathique et bloquer l’ISR chez la souris. Cet impact nécessite une régulation directe de σ2R/TMEM97, et non de σ1R ou d’autres protéines ou récepteurs. FEM-1689 a inhibé la phosphorylation de eIF2α dans les ganglions de la racine dorsale humaine, réduisant ainsi les réponses au stress intégrées induites par le MGO. Cibler TMEM97 peut diminuer l’hypersensibilité mécanique chez les personnes souffrant de douleur en diminuant l’ISR.
