Phénotypes Ultrastructuraux Distincts des Inclusions Alpha-Synucléine des Cellules Gliales et Neuronales dans l'Atrophie Systémique Multiple
Phénotypes ultrastructuraux distincts des inclusions d’α-synucléine dans les cellules gliales et neuronales dans l’atrophie multisystématisée du cerveau
Introduction
L’atrophie multisystématisée (AMS) est une maladie neurodégénérative grave caractérisée par l’accumulation anormale d’α-synucléine (α-Synuclein, Asyn) dans des régions spécifiques du cerveau, formant des inclusions pathologiques principalement observées dans le cytoplasme des cellules gliales (en particulier les oligodendrocytes cytoplasmiques inclusions gliales, GCI). C’est un trait distinctif par rapport à d’autres maladies caractérisées par des anomalies de l’α-Syn, comme la maladie de Parkinson et la démence à corps de Lewy. Ces régions affectées comprennent principalement la substantia nigra et le putamen. Cependant, la compréhension actuelle des mécanismes de formation de ces inclusions reste très limitée.
Contexte de l’étude
Cette étude est le fruit de la collaboration de chercheurs de l’Université de Bâle, de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, du Centre Médical Universitaire d’Amsterdam Vrije, et d’autres institutions, et a été publiée en 2024 dans la revue «Brain». Les chercheurs incluent Carolyn Böing, Marta di Fabrizio, Domenic Burger, John G.J.M. Bol, Evelien Huisman, Annemieke J.M. Rozemuller, Wilma D.J. van de Berg, Henning Stahlberg et Amanda J. Lewis.
Méthodologie
L’équipe de recherche a utilisé la microscopie corrélative (CLEM) pour étudier les changements pathologiques de l’α-Syn dans la substantia nigra et le putamen de huit donneurs de tissus cérébraux (tous des cas d’AMS - variante parkinsonienne). Les tranches de tissu cérébral des donneurs mesuraient entre 15μm et 60μm d’épaisseur. Grâce à cette technologie combinant la microscopie optique et électronique, les chercheurs ont pu observer en détail l’accumulation pathologique de l’α-Syn au niveau cellulaire.
Traitement des échantillons cérébraux post-mortem
Les huit donneurs ont donné leur consentement écrit clair pour une autopsie cérébrale et l’utilisation de leur tissu cérébral à des fins de recherche. Tous les échantillons ont été traités conformément à des réglementations éthiques et légales strictes et ont été approuvés par le comité d’examen institutionnel du Centre Médical Universitaire Vrije. Les échantillons cérébraux ont été fixés dans du formaldéhyde à 4% pendant 24 heures, puis traités selon les besoins pour une imagerie en microscopie électronique.
Processus de microscopie corrélative (CLEM)
Pour étudier plus en détail l’apparition et la morphologie des inclusions d’α-Syn dans différents types de cellules, les chercheurs ont observé les tranches de tissus à des grossissements allant jusqu’à 400x et 630x en microscopie optique, et ont ensuite analysé des régions clés avec un microscope électronique. Les structures pathologiques spécifiques marquées par des anticorps α-Syn en microscopie optique ont été imagées en microscopie électronique pour s’assurer que les structures observées étaient présentes aux mêmes endroits dans les images en microscopie optique et électronique.
Résultats de l’étude
Inclusions cytoplasmiques gliales (GCI)
L’équipe de recherche a observé 196 inclusions immunopositives pour l’α-Syn dans les cerveaux de huit patients atteints d’AMS, principalement dans la substantia nigra et le putamen. Grâce à des images de haute qualité, les chercheurs ont trouvé 128 inclusions cytoplasmiques fibrillaires dans les oligodendrocytes (GCI). Ces inclusions présentaient une ultrastructure de faisceaux de fibres longues et non ramifiées, mélangés à divers degrés de protéines amorphes et de vésicules et organites cellulaires (y compris les mitochondries). De plus, l’étude a révélé de nombreuses GCI associées à des autophagosomes, des lysosomes et des peroxysomes, fournissant des preuves expérimentales du rôle de la voie autophagique dans l’accumulation de l’α-Syn au cours de la progression de l’AMS.
Inclusions cytoplasmiques neuronales (NCI)
Par rapport aux GCI, les 20 NCI trouvées dans les neurones ont montré une forte hétérogénéité dans l’ultrastructure, comprenant à la fois des structures fibrillaires et des inclusions membranaires. Dans certaines inclusions, les mitochondries étaient groupées autour de l’inclusion, conformément aux résultats récents sur la maladie de Parkinson, mais aucune fibre intranucléaire n’a été trouvée.
Cellules noires
Chez cinq patients, les chercheurs ont également trouvé 47 “cellules noires” distinctes avec des noyaux nettement déformés et une haute densité de nucléoplasme et cytoplasme. Deux types différents d’accumulations d’α-Syn ont été observés dans ces cellules : un type similaire aux GCI avec des faisceaux de fibres et un autre type sans ultrastructure évidente, contenant une grande quantité de matière protéique et de fragments membranaires.
Conclusion et signification
Cette étude révèle l’hétérogénéité de l’ultrastructure des GCI, NCI et des “cellules noires” dans l’AMS. Cette hétérogénéité non seulement révèle les multiples mécanismes d’accumulation et de transmission de l’α-Syn dans différents types de cellules, mais suggère également des interactions complexes entre ces structures. Ces découvertes offrent une nouvelle perspective sur la transmission et l’accumulation de l’α-Syn, soulignant que les formes et les mécanismes de cette accumulation peuvent varier selon les types de cellules et les stades de la maladie.
Points forts de l’étude
Première révélation : L’étude révèle pour la première fois l’existence et la signification pathologique potentielle des “cellules noires” immunopositives pour l’α-Syn chez les patients atteints d’AMS.
Caractéristiques structurelles multiformes : À travers le CLEM, l’étude dévoile en détail les caractéristiques structurelles multiformes des inclusions d’α-Syn dans différents types de cellules (y compris les oligodendrocytes et les neurones) dans l’AMS.
Implication de la voie autophagique : L’étude observe des lysosomes et des peroxysomes liés à l’autophagie dans de nombreuses GCI dans le cerveau d’AMS, soutenant davantage le rôle crucial de la voie autophagique-lysosomale dans ces maladies.
Perspectives
Les futures recherches devraient viser à explorer systématiquement les voies d’accumulation de l’α-Syn spécifiques aux cellules et aux stades par le biais d’analyses ultrastructurales plus complètes, et à vérifier les mécanismes de transmission de l’α-Syn entre les cellules à l’aide de modèles expérimentaux. Cela non seulement aide à mieux comprendre la pathogenèse de l’AMS, mais pourrait aussi offrir de nouvelles idées pour le diagnostic précoce et l’intervention dans les maladies liées à l’α-Syn.