Une molécule naturellement présente dans l’organisme, la spermine, pourrait ouvrir la voie à de nouvelles thérapies contre des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont découvert que cette substance favorise l’élimination des protéines toxiques qui s’accumulent dans le cerveau, en agissant comme un agent liant qui facilite leur dégradation cellulaire.
Avec l’allongement de l’espérance de vie, les maladies liées à l’âge, et en particulier les affections neurodégénératives, sont en constante augmentation. Ces maladies sont caractérisées par l’accumulation de protéines amyloïdes mal repliées dans le cerveau, formant des structures fibreuses semblables à des spaghettis. À ce jour, aucune solution thérapeutique efficace n’a permis de prévenir ou d’éliminer ces dépôts protéiques.
L’équipe du Dr Jinghui Luo, du Centre des sciences de la vie de l’Institut Paul Scherrer PSI, a mené des expériences qui ont révélé les propriétés protectrices de la spermine. Les chercheurs ont observé que cette molécule prolonge la durée de vie de petits vers nématodes, améliore leur mobilité avec l’âge et renforce leurs mitochondries, les centrales énergétiques des cellules. Plus important encore, la spermine stimule le système immunitaire pour éliminer les accumulations de protéines amyloïdes qui endommagent les nerfs.
La spermine est une polyamine, une molécule organique relativement petite essentielle au bon fonctionnement de l’organisme. Découverte il y a plus de 150 ans, elle est particulièrement concentrée dans le liquide séminal, mais on la retrouve également dans de nombreuses autres cellules, notamment celles qui sont actives et en division.
Cette molécule joue un rôle crucial dans de nombreux processus cellulaires. Elle interagit avec les acides nucléiques du génome, régulant ainsi l’expression des gènes et leur conversion en protéines. Ce processus garantit une croissance, une division et une mort cellulaire contrôlées. La spermine est également impliquée dans la condensation biomoléculaire, un processus par lequel les grosses molécules comme les protéines et les acides nucléiques s’assemblent en régions semblables à des gouttelettes à l’intérieur de la cellule, créant des centres de réaction pour les processus biochimiques.
Des études antérieures avaient déjà suggéré un potentiel protecteur de la spermine contre les maladies neurodégénératives et la perte de mémoire liée à l’âge. Cependant, le mécanisme précis par lequel elle agit sur les cellules nerveuses restait flou. Les recherches du groupe de Luo ont permis de mieux comprendre ce processus.
Les expériences ont montré que la spermine favorise l’agglutination des protéines nocives par condensation biomoléculaire, ce qui facilite leur élimination par un processus cellulaire naturel appelé autophagie. Lors de l’autophagie, les protéines endommagées ou inutiles sont enfermées dans de petites vésicules et décomposées par des enzymes, permettant ainsi le recyclage des composants cellulaires.
« L’autophagie est plus efficace pour gérer des amas de protéines plus gros », explique Luo. « Et la spermine est, pour ainsi dire, l’agent liant qui rassemble les brins. Il n’y a que des forces électriques faiblement attractives entre les molécules, et celles-ci les organisent mais ne les lient pas fermement entre elles. »
Luo illustre ce processus en le comparant à une assiette de spaghettis : « La spermine est comme du fromage qui relie les nouilles longues et fines sans les coller ensemble, ce qui les rend plus faciles à digérer. »
La spermine semble également jouer un rôle dans d’autres maladies, notamment le cancer. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider les mécanismes sous-jacents et déterminer si des traitements à base de spermine pourraient être envisagés. L’étude de la spermine et des autres polyamines, qui remplissent des fonctions importantes dans l’organisme, représente un domaine de recherche prometteur.
« Si nous comprenons mieux les processus sous-jacents », conclut Luo, « nous pourrons, pour ainsi dire, cuisiner des plats plus savoureux et plus digestes, car nous saurons alors exactement quelles épices, en quelles quantités, rendent la sauce particulièrement savoureuse. »
L’intelligence artificielle et les techniques d’imagerie avancées, notamment la diffusion SAXS à la Source de lumière suisse SLS du PSI, ont joué un rôle crucial dans cette recherche et seront essentielles pour les études futures. Ces méthodes ne sont disponibles que dans un nombre limité de synchrotron à travers le monde.
À lire aussi
