Des chercheurs développent une nouvelle façon d’étudier les maladies neurodégénératives

Certaines protéines des cellules peuvent se séparer en petites gouttelettes comme des gouttelettes d’huile dans l’eau, mais des défauts dans ce processus peuvent être à l’origine de maladies neurodégénératives dans le cerveau des personnes âgées. Maintenant, les chercheurs de Rutgers ont développé une nouvelle méthode pour quantifier les gouttelettes de protéines impliquées dans ces maladies.

La nouvelle technique, qui quantifie simultanément la tension superficielle et la viscosité, ou l’épaisseur, des gouttelettes de protéines, aidera les scientifiques à étudier leur évolution, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des mécanismes de ces maladies et au développement de traitements médicamenteux.

L’étude paraît dans la revue Rapports biophysiques.

L’équipe dirigée par Rutgers a étudié les condensats biomoléculaires, qui sont des gouttelettes liquides résultant de la séparation en phase liquide-liquide des protéines et de l’ARN à l’intérieur des cellules dans un processus similaire à la façon dont l’huile forme des gouttelettes dans l’eau.

Les propriétés matérielles de ces gouttelettes de protéines sont importantes car elles jouent un rôle central dans les maladies neurodégénératives telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et les maladies d’Alzheimer et de Parkinson. L’idée de base est que les gouttelettes liquides de certaines protéines peuvent se transformer en sabots ou en agrégats de molécules, qui sont les caractéristiques de ces maladies.

Étonnamment, il n’y a pas de méthodes bien établies pour quantifier les propriétés matérielles de ces gouttelettes de protéines, principalement parce qu’elles sont très petites – environ un billionième du volume d’une goutte de pluie. Les chercheurs ont développé une méthode simple, en s’inspirant de la façon dont vous buvez avec une paille : la pression d’aspiration dans votre bouche et la vitesse à laquelle la boisson s’écoule dans la paille peuvent vous indiquer la propriété de la boisson liquide. De même, on peut mesurer les propriétés matérielles des gouttelettes de protéines en regardant comment une gouttelette entre et sort de la pointe d’un petit tube de verre appelé micropipette.

Les chercheurs ont examiné des gouttelettes de liquides courants tels que l’huile et l’eau. Il s’avère qu’une pression extrême est nécessaire pour les déplacer dans une micropipette afin de surmonter la tension superficielle élevée de ces liquides dans un passage aussi étroit. Mais une fois cette tension surmontée, les gouttelettes d’huile et d’eau se déplacent trop rapidement pour être capturées par la caméra en raison de leur faible viscosité. Les chercheurs ont cependant découvert que les gouttelettes de protéines ont la tension superficielle et la viscosité idéales pour être étudiées quantitativement à l’aide d’une micropipette.

« Le fait que nous puissions appliquer la technique de la micropipette pour mesurer avec précision les condensats biomoléculaires met en évidence une différence majeure entre les gouttelettes de protéines et les liquides courants : la tension superficielle des gouttelettes de protéines est des milliers de fois inférieure, tandis que leur viscosité est des milliers de fois supérieure à celle de l’huile. ou de l’eau », a déclaré l’auteur principal Zheng Shi, professeur adjoint au Département de chimie et de biologie chimique de Rutgers-Nouveau-Brunswick.

“Nous pouvons enfin étudier de manière quantitative comment les propriétés matérielles des gouttelettes de protéines changent au cours de la neurodégénérescence. Nous prévoyons que cette technique sera largement applicable et résoudra plusieurs limitations concernant les approches actuelles. Elle ouvrira des portes pour démêler les mécanismes ainsi que faciliter les avancées thérapeutiques dans le traitement de ces maladies.”