Alzheimer: l'eau pourrait servir de marqueur précoce
Publié par Adrien le 29/04/2015 à 12:00
Source: CEA

Les Défis du CEA - FMathé/ALorec
Une collaboration internationale à laquelle ont participé des chercheurs de l'Institut de biologie structurale (IBS - CEA/CNRS/UJF), de l'Institut Laue Langevin et du Laboratoire des matériaux et du génie physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la nature ;...) (LMGP - CNRS/Grenoble INP), a mis en évidence que le mouvement des molécules d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) pourrait constituer un marqueur indirect de la présence de fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) amyloïdes tau. Ces fibres sont directement impliquées dans le développement de la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) d'Alzheimer et leur détection pourrait ainsi permettre un diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση,...) précoce de la maladie. Ces résultats font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) d'une publication dans PNAS le 27/04/2015.

La maladie d'Alzheimer se caractérise par une perte progressive du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) neuronal, ainsi que par une accumulation de protéines anormales à l'intérieur des neurones (tau) et à l'extérieur (peptide A?). Ces protéines forment des fibres dites amyloïdes, envahissant l'intérieur et l'extérieur des cellules neuronales et les "étouffant" jusqu'à leur destruction. Ces empreintes de la maladie apparaissent très tôt, mais sont difficilement détectables.

Au cours de leurs travaux, les chercheurs ont constaté que le mouvement des molécules d'eau pourrait constituer un marqueur indirect de la présence de fibres amyloïdes tau au niveau des neurones. Cette hypothèse vient d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) faites par la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) de neutrons, une technique spectroscopique capable de repérer des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et mesurer ainsi l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) du mouvement des molécules d'eau à l'échelle nanométrique. Les chercheurs ont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord créé artificiellement des fibres amyloïdes in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la fécondation in vitro (FIV)....) par ajout d'héparane sulfate, un polysaccharide complexe dont les groupes sulfates sont connus pour déclencher l'agrégation des protéines tau entre elles. L'objectif étant d'observer le mouvement de l'eau, ils ont du "masquer" l'hydrogène de la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de...) tau et de l'héparane sulfate en l'échangeant par un de ses isotopes, le deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1 neutron. Son nombre de masse est 2.), grâce à une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) récemment développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe...) par l'IBS.

Les résultats de cette étude ont montré que l'eau s'avère beaucoup plus mobile dans les fibres amyloïdes que sur les protéines tau non agrégées. "L'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique...) concerne 25 % des molécules d'eau", précisent Yann Fichou et Giorgio Schirò, auteurs de la publication. Selon les chercheurs, l'augmentation de la mobilité des molécules d'eau influerait sur le développement des fibres amyloïdes par un effet dit de "stabilisation entropique". Cet effet thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition...) favoriserait l'agrégation de la protéine tau, aux dépens de l'état normal (non agrégé), a priori plus stable. "Il faudrait maintenant suivre le mouvement de l'eau durant le processus de formation des fibres, souligne Martin Weik. Il serait intéressant de savoir si la propension à former ces fibres peut être modulée par la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des molécules d'eau."

Ces résultats ouvrent un nouveau champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de connaissances dans la compréhension de la pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance...) d'Alzheimer. Cette fluidité (La fluidité est la capacité d'un fluide à s'écouler sans résistance.) accrue révèle en effet la formation de fibres pathogènes et pourrait servir de marqueur précoce de la maladie. Ces résultats semblent confirmer une hypothèse et des observations antérieures, par IRM de diffusion, d'une augmentation de la diffusion de l'eau dans l'hippocampe chez des patients atteints par la maladie. "Nous avons contacté l'équipe de Denis le Bihan, à NeuroSpin (CEA/NeuroSpin), indiquent les chercheurs de l'IBS. Nous allons collaborer. Il s'agit d'une réelle opportunité pour développer un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) diagnostic inédit."
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