Les études collaboratives du CNRC font progresser les stratégies de lutte contre la maladie d'Alzheimer

 

- Edmonton, Alberta

Une étude à laquelle collaborent le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et l'Université de l'Alberta révèle des pistes intéressantes en vue de l'élaboration et de l'administration de traitements contre la maladie d'Alzheimer.

On attribue environ 60 % des cas de démence dans le monde à la maladie d'AlzheimerNote de bas de page 1. Bien que quelques médicaments atténuent les symptômes de ce trouble neurodégénératif, aucun, jusqu'à présent, n'est parvenu à en ralentir ou à en stopper la progression.

Une des caractéristiques de la maladie concerne l'accumulation anormale de bêta-amyloïde (Aβ), protéine qui joue un rôle important dans les pertes de mémoire et la détérioration des facultés cognitives. En effet, cette protéine forme des amas qui empêchent les neurones de fonctionner normalement et en détruisent même certains. Quoique le cerveau désagrège automatiquement la protéine en partie, les amas qui échappent à ce nettoyage peuvent finir par devenir toxiques.

Le CNRC et ses collaborateurs ont découvert que les nanoparticules biodégradables d'acide poly (lactique-co-glycolique) ou PLGA combattent ces amas. Dans leur étude, les analyses biochimiques, structurales et spectroscopiques des chercheurs indiquent que les nanoparticules de PLGA inhibent l'agrégation de l'Aβ à diverses températures. Ces analyses ont aussi établi dans quelle mesure la présence du PLGA préserve les neurones des dommages causés par l'Ab.

« Nous avons pris du PLGA sans le conjuguer pour faire de très petites nanoparticules qui s'attaquent à différentes parties de l'axe de l'Aβ et traversent la barrière hémato-encéphalique (BHE) », explique Marianna Kulka, cheffe d'équipe au Centre de recherche en nanotechnologie du CNRC. « Il est heureux que les polymères biodégradables employés aient déjà reçu la sanction de la FDA et de l'Agence européenne des médicaments, et qu'on ait démontré l'efficacité avec laquelle ils véhiculent divers médicaments. » La moindre technologie qui fait appel à ces polymères dispose donc en partant de données sur son innocuité et des autorisations requises en vue de futurs essais cliniques.

« Nous avons travaillé avec une telle efficacité, même publié un article conjoint (en anglais seulement), que nous avons la possibilité d'accomplir ensemble de grandes choses qui auront un profond impact », ajoute Satyabrata Kar, neuroscientifique qui enseigne à l'Université de l'Alberta.

La collaboration, clé de la réussite

Chaque collaborateur apporte au projet une expertise et des compétences uniques. Selon Mme Kulka, Jae-Young Cho et elle, du CNRC, ainsi que leurs collègues Satyabrata Kar et Holger Wille, de l'Université de l'Alberta, se sont efforcés d'établir si les nanoparticules de PLGA nuisent à l'agrégation des protéines et si elles pourraient avoir un effet quelconque sur le fonctionnement des neurones.

M. Cho, agent du Conseil de recherches au Centre de recherche en nanotechnologie, a lui aussi mis ses talents en microscopie électronique et en microscopie à force atomique au service du projet. « Les images obtenues illustrent clairement une interaction physique directe entre les nanoparticules et la protéine – ce qu'on ne pourrait voir avec un microscope ordinaire. C'est trop petit », explique-t-il, ajoutant que cette collaboration a amalgamé 2 mondes aussi différents qu'essentiels. « Mme Kulka possède une formation en biomédecine. Je suis un ingénieur, mais caractériser la structure des nanomatériaux de diverses façons m'est familier. »

Reduction of Aβ1–42 protein accumulation by PLGA nanoparticles revealed by atomic force microscopy (AFM).

La microscopie à force atomique (MFA) a révélé une réduction des amas de protéine Aβ1–42 par les nanoparticules de PLGA. Sur la photo 3D ci-dessus, prise grâce à cette technique, on voit la morphologie sphérique des nanoparticules et les courts tortillons de fibrilles d'Aβ et d'oligomères, molécules constituées d'un petit nombre d'unités qui se répètent. Les plaques d'amyloïde qui apparaissent dans les tissus cérébraux des personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer se composent principalement de fibrilles d'amyloïde β (Aβ).

Pour le chercheur, l'attitude respectueuse qui régnait au travail a permis aux membres d'une équipe pourtant disparate de tirer des enseignements les uns des autres. Il estime que les étudiants ne pourraient rêver meilleures conditions pour apprendre.

M. Kar a montré que les nanoparticules de PLGA non seulement perturbent les agrégats de protéines, mais aussi préviennent les dommages que subiraient les neurones s'ils y étaient exposés en l'absence de traitement. « Grâce à cette collaboration, nous avons pu étudier les agrégats aux échelles nanométrique et cellulaire, et intégrer toute la brochette de résultats aux modèles animaux de la maladie d'Alzheimer », déclare-t-il.

Quand le projet a démarré, il y a 2 ans, M. Kar avait vu dans le CNRC un collaborateur susceptible de l'aider à mieux comprendre les nanoparticules, à les modifier et à les caractériser en vue d'en élucider les interactions avec les protéines. « L'expertise hors du commun du CNRC nous aidera aussi à fabriquer éventuellement ces nanoparticules à l'interne, ce qui nous évitera d'avoir à nous les procurer ailleurs. »

Un aperçu de l'avenir

Ayant la preuve que les particules de PLGA ont un effet thérapeutique unique sur la maladie d'Alzheimer, l'équipe peut désormais optimiser son étude en la peaufinant et en l'améliorant.

En ce qui concerne l'avenir, Dagmar Fischer, expert en conception de nanoparticules aux applications pharmacologiques à l'Université Friedrich-Alexander, en Allemagne, prêtera main-forte à l'équipe pour la fabrication des nanoparticules de polymère de la prochaine génération dont elle aura besoin pour ses travaux.

Mme Kulka convient qu'il reste des tâches cruciales à réaliser avant qu'on découvre ce qui relie les dommages pathologiques de la neurodégénérescence observés au microscope au déclin de la cognition et à la détérioration des fonctions vitales. « Avant de qualifier la thérapie d'efficace, nous devrons parvenir à ce point au niveau tant préclinique que clinique », martèle-t-elle. Ce qui signifie intensifier les recherches in vitro et in vivo.

La pente du chemin qui mène au traitement de la maladie reste abrupte, mais les possibilités que cette collaboration scientifique a révélées constituent un pas excitant en avant. « Le projet est très prometteur et le CNRC nous procure une aide immense », conclut M. Kar. « Ensemble, nous ferons progresser la recherche jusqu'à ce qu'elle aboutisse à de nouvelles solutions pour soigner cette terrible maladie. »

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