Un changement thérapeutique potentiel pour la maladie d’Alzheimer

Dans une étude récente publiée dans Nature’s Médecine expérimentale et moléculaireles chercheurs ont développé la plateforme ATRIVIEW® pour rechercher des molécules qui favorisent la différenciation des cellules souches neurales (NSC) murines adultes.

Étude: Le trametinib active la neurogenèse endogène et récupère la neuropathologie dans un modèle de maladie d’Alzheimer. Crédit d’image : Andrei Vodolazhskyi/Shutterstock.com

Arrière-plan

La maladie d’Alzheimer (MA) est une maladie cérébrale qui entraîne des troubles cognitifs et une perte de mémoire dus à la mort des neurones corticaux et hippocampiques.

Bien que les voies pathogènes de la maladie d’Alzheimer ne soient pas entièrement comprises, les plaques amyloïdes et les enchevêtrements de protéines tau hyperphosphorylées perturbent les réseaux neuronaux via une défaillance autophagique-lysosomale, une perte synaptique, une dérégulation mitochondriale et une neuroinflammation.

Malgré la découverte de médicaments contre la maladie d’Alzheimer pour éliminer ces enchevêtrements et ces plaques de Tau, les médicaments modificateurs de la maladie se sont révélés inefficaces. L’amélioration de la neurogenèse adulte dans le cerveau pourrait être une méthode possible de traitement de la maladie d’Alzheimer.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné si l’amélioration de la neurogenèse adulte à partir de CSN endogènes pourrait restaurer l’intégrité du réseau neuronal dans les régions cérébrales affectées des patients atteints de MA.

Des animaux murins B6SJL-Tg (5XFAD) et de type sauvage (WT) ont été utilisés pour l’analyse. Les souris ont reçu 0,1 mg par kg de trametinib pendant 1,0 mois, 1,5 mois et 2,5 mois par gavage oral une fois par jour. De plus, des injections intrapéritonéales de témozolomide (TMZ, 25 mg/kg) ont été administrées aux animaux trois fois par semaine pendant six semaines.

Des échantillons de cerveau murin ont été soumis à des analyses immunohistochimiques et biochimiques et examinés par microscopie confocale à balayage laser.

De plus, une analyse par transfert Western, une réaction en chaîne par polymérase-transcription inverse quantitative (qRT-PCR) et un séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) de cellules entières ont été réalisés. L’expression des gènes a été évaluée en effectuant une analyse différentielle de l’expression des gènes et une analyse de l’ontologie des gènes.

Des tests de comportement ont été effectués, notamment le nouveau test de reconnaissance d’objets et le test de conditionnement de la peur. Les chercheurs ont isolé des NSC primaires de la zone sous-ventriculaire (SVZ) de souris C57BL/6 (âgées de huit semaines) ou de souris 5XFAD (âgées de huit mois), et une culture de neurosphère a été réalisée.

Des cellules souches pluripotentes d’origine humaine (CSPi) ont été obtenues auprès d’un patient atteint de MA (femme, âgée de 33 ans) et d’un individu en bonne santé (femme, âgée de 22 ans).

Les cellules souches neurales ont été différenciées des iPSC. Les NSC obtenues à partir de souris Tg2576 ont été utilisées pour rechercher des médicaments susceptibles d’améliorer la différenciation des NSC adultes à l’aide de la plateforme ATRIVIEW®.

Pour déterminer si la voie de la protéine kinase activée par un mitogène (MEK)/kinase liée au signal extracellulaire (ERK) a été activée dans les NSC de souris modèles AD présentant des phénotypes de plaque bêta-amyloïde (Aβ), l’équipe a mesuré l’ERK phosphorylée (pERK, l’enzyme en aval). substrat de MEK1/2) dans le cerveau des souris modèles WT et 5XFAD AD.

Résultats

Les chercheurs ont examiné 994 petits composés provenant d’une bibliothèque de médicaments approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) à l’aide de NSC générés à partir du modèle murin de la maladie d’Alzheimer Tg2576 pour trouver de petites molécules stimulant le développement neuronal.

En utilisant une analyse immunocytochimique fluorescente pour examiner la quantité d’expression de Tuj1 (β-tubuline de classe III spécifique aux neurones), il a été démontré que 48 substances améliorent la différenciation neuronale (au moins une élévation de deux fois par rapport aux témoins).

SNR1611 (tramétinib), un inhibiteur sélectif de MEK-1/2 et un médicament antinéoplasique autorisé par la FDA, a été le produit le plus puissant d’une bibliothèque de médicaments approuvée par la FDA. Le trametinib a stimulé le développement neuronal des cellules souches neurales adultes dans le modèle murin de la maladie d’Alzheimer à l’aide de l’outil de dépistage basé sur le phénotype ATRIVIEW®.

In vitrole trametinib augmente les taux de P15^ENCRE4b (favorisant l’arrêt du cycle cellulaire) et le facteur proneuronal neurogénine 2 (Neurog2), révélant un mécanisme par lequel l’inhibition de MEK1/2 pilote la différenciation neuronale.

Le trametinib, qui inhibe l’activité MEK/ERK, a stimulé la neurogenèse des cellules souches neurales dans l’hippocampe, le cortex, la zone sous-ventriculaire (SVZ) et le gyrus denté (DG) dans le modèle murin B6SJL-Tg AD.

Le trametinib a également produit une restauration fonctionnelle de la pathogenèse de la MA dans le modèle murin de la MA en réparant la structure et la quantité de neurones cérébraux et en récupérant les compétences cognitives.

Le trametinib a également stimulé le développement neurogène des NSC produits à partir de cellules souches pluripotentes induites par les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, ce qui indique son potentiel thérapeutique.

Le traitement par trametinib a modifié la morphologie des NSC en cellules de type neurone. Le trametinib a empêché la prolifération [based on proliferating cell nuclear antigen (PCNA) levels] et différenciation neuronale induite (niveaux Tuj1) mais pas de différenciation astrocytaire [based on glial fibrillary acidic protein (GFAP) levels] de cellules souches neurales adultes obtenues à partir d’animaux murins C57B/L6 dans le milieu de culture avec des facteurs de croissance (20 ng/ml de facteur de croissance épidermique (EGF) et de facteur de croissance basique des fibroblastes (bFGF)].

L’administration de trametinib (pour les animaux 5XFAD âgés de 2,50 à cinq mois) a diminué le niveau de pERK dans les deux endroits, démontrant que le trametinib a pénétré dans le cerveau des souris 5XFAD et a supprimé la signalisation MEK-ERK.

De plus, le trametinib a augmenté l’expression des gènes cibles de la neurogénine 2 (Ngn2), tels que Ebf-1, Ebf-3, Nescient helix loop helix 2 (Nhlh-2), Iroquois Homeobox 3 (Irx-3), Irx5, SRY-Box Transcription. Facteur 14 (Sox-14), E-Cadhérine (Cdh1) et facteur de transcription 4 du domaine TEA (Tead-4).

Le trametinib a également réduit les quantités de protéine bêta-amyloïde, de caspase-3 active et de poly (ADP-ribose) polymérase (PARP) clivée.

D’autres inhibiteurs de MEK1/2 (PD184352, AZD8330, PD318088, Refametinib et AS703026) ont stimulé la différenciation neuronale dans les NSC embryonnaires, démontrant que l’inhibition de MEK1/2 favorisait la différenciation neuronale.

Sur la base des résultats de l’étude, la restauration de la neurogenèse endogène chez l’adulte avec le trametinib via l’inhibition de MEK/ERK pourrait constituer une approche thérapeutique potentielle de la maladie d’Alzheimer.