La tétramétylpyrazine nitrone favorise l’élimination de l’α-synucléine : activation de l’UPS médiée par NRF2

Contexte

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative courante, caractérisée principalement par la dégénérescence des neurones dopaminergiques dans la substantia nigra et la formation de corps de Lewy, dont l’agrégation de l’α-synucléine (α-syn) est le composant principal. Ces caractéristiques pathologiques se retrouvent dans les formes familiales et sporadiques de la MP. Bien que les mécanismes moléculaires détaillés de la perte neuronale dans la MP ne soient pas encore clairs, de nombreuses preuves soutiennent le rôle clé de l’α-syn dans la pathogenèse de la MP.

Les stratégies actuelles de traitement de la MP comprennent principalement la thérapie de remplacement de la dopamine, mais ces traitements ne peuvent que soulager les symptômes moteurs et manquent d’effet modificateur sur la progression de la maladie. Compte tenu du rôle crucial de l’α-syn dans la pathogenèse de la MP, les recherches thérapeutiques centrées sur l’α-syn sont particulièrement importantes, et des stratégies telles que l’élimination de l’α-syn, l’inhibition de son agrégation et la réduction de son niveau d’expression sont explorées dans le développement de médicaments.

NRF2 (Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2) est le principal facteur de transcription régulant la réponse cellulaire au stress oxydatif. NRF2 régule l’expression de divers gènes d’enzymes antioxydantes et d’enzymes de phase II en se liant à l’élément de réponse antioxydante (ARE). Des études ont montré que NRF2 peut accélérer l’élimination de l’α-syn en raccourcissant sa demi-vie. De plus, l’absence de NRF2 en présence d’α-syn favorise l’agrégation des protéines, l’inflammation neuronale et la mort neuronale.

PGC-1α (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ Co-Activator 1α) est un important co-activateur transcriptionnel qui, en se liant à NRF2, contrôle l’expression des protéines liées aux mitochondries, régulant ainsi la biogenèse mitochondriale, la respiration et les systèmes de défense antioxydante. Des études ont montré que l’expression de PGC-1α est régulée à la baisse dans le cerveau des patients atteints de MP, et que l’activation ou la surexpression de PGC-1α peut réduire l’agrégation de l’α-syn.

Dans ce contexte, cet article propose de réguler l’UPS (Ubiquitin–Proteasome System) pour éliminer l’α-syn dans la MP en activant les voies de signalisation PGC-1α et NRF2.

Source de l’étude et informations sur les auteurs

Cet article a été rédigé conjointement par Baojian Guo, Chengyou Zheng, Jie Cao, Xiaoling Qiu, Fangcheng Luo, Haitao Li, Simon Mingyuan Lee, Xifei Yang, Gaoxiao Zhang, Yewei Sun, Zaijun Zhang et Yuqiang Wang. L’équipe de recherche provient d’institutions telles que la School of Pharmacy de l’Université de Jinan, la Peking University Graduate School at Shenzhen, l’Université médicale de Zunyi, l’Université de Macao et le Centre de contrôle et de prévention des maladies de Shenzhen. L’article a été publié dans le volume 26 de “Neuromolecular Medicine” en 2024.

Processus de travail de recherche

Sujets de recherche et traitement des échantillons

Cette étude a utilisé des modèles cellulaires SH-SY5Y et PC12 exprimant de manière stable l’α-syn humaine mutée A53T, ainsi qu’un modèle de souris transgénique (HA53T) exprimant également l’α-syn mutée A53T. Après prétraitement, divers objets ont été soumis à différentes expériences pour tester l’effet du TBN (Tetramethylpyrazine Nitrone), notamment l’extraction de protéines, la mesure ELISA, le Western blot, l’immunofluorescence, la détermination de l’activité du protéasome et des études d’arrimage moléculaire.

Tests comportementaux

Pour évaluer la fonction motrice des souris, des tests de la tige et du champ ouvert ont été réalisés. Dans l’expérience, les souris transgéniques HA53T ont été divisées en différents groupes, recevant soit du TBN soit une solution saline, puis soumises à des tests comportementaux pour évaluer l’effet neuroprotecteur du TBN.

Extraction et détermination des protéines

Par extraction de protéines à partir d’échantillons cellulaires et de souris, l’étude a déterminé le contenu en α-syn et sa forme phosphorylée, et a observé l’effet du TBN sur l’expression et l’activité des protéines associées telles que PGC-1α et NRF2.

Détermination de l’activité du protéasome

L’étude a utilisé le kit Proteasome-Glo™ pour déterminer l’activité enzymatique de trois sous-unités du protéasome, y compris l’activité de type trypsine, chymotrypsine et caspase, afin d’explorer l’effet du TBN sur l’UPS in vitro.

Principaux résultats de recherche

Effet neuroprotecteur du TBN

Dans le modèle de souris HA53T, après traitement par TBN, le poids corporel des souris n’a pas changé significativement, mais leur coordination motrice (test de la tige) s’est considérablement améliorée, leur distance d’activité a augmenté, et le niveau d’α-syn dans le sérum a diminué, ainsi que la production de produits de dommages oxydatifs 3-NT et 4-HNE.

TBN favorise l’élimination de l’α-syn

Les résultats in vitro ont montré que le TBN pouvait réduire significativement la surexpression d’α-syn induite par MPP+ et 6-OHDA, et diminuer l’expression de l’α-syn phosphorylée (Ser 129). Dans des conditions de surexpression d’α-syn mutée dans les cellules PC12, le TBN a augmenté significativement l’activité de type caspase, sans affecter les activités de type trypsine et chymotrypsine. D’autre part, mg132 (inhibiteur du protéasome) et CQ (inhibiteur du lysosome) ont significativement bloqué l’effet d’élimination de l’α-syn par le TBN, indiquant que le TBN accélère la dégradation de l’α-syn via les voies UPS et ALP. Des études supplémentaires ont montré que le TBN pouvait augmenter significativement l’expression de PGC-1α et NRF2, et sous l’action du siRNA NRF2, l’effet d’élimination de l’α-syn par le TBN était complètement bloqué.

Conclusions et signification de l’étude

L’étude montre que le TBN a un effet neuroprotecteur significatif sur divers modèles de MP. Le TBN améliore la dégradation de l’α-syn par l’UPS en activant la voie PGC-1α/NRF2, et atténue le stress oxydatif et le dysfonctionnement mitochondrial causés par l’α-syn mutée, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour une thérapie potentielle modifiant la maladie de Parkinson. Cette recherche non seulement révèle le potentiel du TBN dans le traitement de la MP, mais souligne également l’importance de l’activation de PGC-1α/NRF2 comme cible fondamentale dans les mécanismes de la MP.

Points forts de la recherche

• Découverte et validation de l’effet neuroprotecteur du TBN sur divers modèles de MP : Cette petite molécule peut non seulement réduire significativement les dommages oxydatifs induits par l’α-syn, mais aussi promouvoir son élimination.
• Exploration approfondie du mécanisme d’action du TBN : Démonstration de NRF2 comme facteur de transduction clé, régulant l’activité de l’UPS pour éliminer l’α-syn via la voie PGC-1α/NRF2.
• Proposition d’une thérapie potentielle modifiant la maladie : Par rapport aux anticorps anti-α-syn, le TBN a montré des avantages en termes de traversée de la BHE et d’activation des défenses cellulaires endogènes, jetant les bases pour de futures applications cliniques.

Cette recherche fournit non seulement une base scientifique pour le TBN, mais apporte également un nouvel espoir dans le domaine du traitement de la MP. Les futures recherches valideront davantage les cibles moléculaires spécifiques et les mécanismes d’action du TBN, promouvant ainsi son application clinique au bénéfice d’un plus grand nombre de patients.