Comment le manganèse produit un syndrome parkinsonien
Publié par Isabelle le 22/01/2019 à 14:00
Source: CNRS
En utilisant des sources de rayons X des synchrotrons Desy et ESRF, des chercheurs du Centre d'études nucléaires de Bordeaux Gradignan (CNRS/Université de Bordeaux) montrent les conséquences d'une mutation responsable d'un syndrome parkinsonien héréditaire: les cellules souffrent d'une accumulation de manganèse, qui perturberait le trafic des protéines dans la cellule. Ces travaux sont publiés dans la revue ACS Chemical Neuroscience le 16 janvier 2018.


Distribution du potassium (K), permettant de visualiser la cellule, du manganèse (Mn) et images fusionnées du K (rouge) et du Mn (vert) d'une cellule exprimant la mutation impliquée dans la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.). Les cartes élémentaires ont été obtenues par imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ;...) de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle...) X synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) sur la ligne de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) ESRF ID16A avec une taille de faisceau de 50 nm. © Asuncion Carmona / CENBG / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).)

Le syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible de présenter lors de certaines maladies, ou bien dans des...) parkinsonien est un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme...) de maladies aux symptômes proches de ceux de la maladie de Parkinson (La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique affectant le système nerveux central responsable de troubles essentiellement moteurs...). Certaines sont causées par de fortes quantités de manganèse, un métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des...) essentiel à l'organisme lorsqu'il est présent à l'état de trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la...). C'est notamment le cas d'une forme héréditaire de la maladie, causée par une mutation génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les...) responsable d'une accumulation toxique de manganèse dans les cellules.

L'équipe de chercheurs a mis en évidence un mécanisme clé de la maladie provoquée par cette mutation. Au synchrotron Desy (Le DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron, « Synchrotron d'électrons allemand ») est un important centre de recherche en Europe en physique des particules et en rayonnement...) (Hambourg, Allemagne), ils ont pu localiser le manganèse à l'intérieur de cellules individuelles, grâce à la signature fluorescente produite par ce métal sous un faisceau de rayons X. Ainsi, le manganèse se concentre essentiellement dans l'appareil de Golgi, un compartiment cellulaire qui sert de gare (Une gare est d'ordinaire un lieu d'arrêt des trains. Une gare comprend diverses installations qui ont une double fonction :) de triage (Un triage ou une gare de triage (en Belgique: gare de formation) est une gare ferroviaire spécialisée où les wagons de marchandises isolés de leur rame initiale sont triés pour être incorporés dans de nouveaux trains...) pour les protéines fabriquées par la cellule. En fonction de l'étiquette qui leur est ajoutée, les protéines sont ensuite expédiées au sein de vésicules vers d'autres compartiments, ou vers l'extérieur de la cellule. C'est précisément dans ces vésicules d'à peine 50 nm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la...) que s'accumule le manganèse, comme l'ont démontré les chercheurs en répétant leurs expériences au synchrotron ESRF (le synchrotron européen, Grenoble), avec une sensibilité et une résolution spatiale encore plus grandes. C'est le seul endroit au monde (Le mot monde peut désigner :) où la résolution spatiale et la sensibilité étaient suffisantes pour détecter les quantités relativement faibles de manganèse à l'échelle nanométrique des vésicules.

Les chercheurs pensent que cette accumulation de manganèse perturbe notamment l'export des protéines vers l'extérieur de la cellule, altérant le fonctionnement des cellules nerveuses et conduisant aux symptômes parkinsoniens. Mais cela reste à confirmer en reproduisant ces expériences avec des neurones issus de modèles animaux de cette maladie, qui sont en cours d'élaboration.

Bibliographie:
SLC30A10 Mutation Involved in Parkinsonism Results in Manganese Accumulation within Nanovesicles of the Golgi Apparatus, Asuncion Carmona, Charles E. Zogzas, Stéphane Roudeau, Francesco Porcaro, Jan Garrevoet, Kathryn M. Spiers, Murielle Salomé, Peter Cloetens, Somshuvra Mukhopadhyay, Richard Ortega. ACS Chemical Neuroscience, 16 janvier 2019. DOI: 10.1021/acschemneuro.8b00451.

Contacts chercheurs:
Richard Ortega - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche...) CNRS
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