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Un instantané de tous les métabolites dans le tissu cérébral donne des informations sur les stades de développement de processus neurodégénératifs tels que la maladie de Parkinson.

Les processus neurodégénératifs, comme ceux impliqués dans la Maladie de Parkinson, sont caractérisés par des altérations pathologiques des cellules du cerveau: la structure et la fonction de ces cellules sont altérées, un processus qui s’accompagne de changements de leur métabolisme.

Jusqu’à maintenant, la plupart des scientifiques se sont surtout focalisés sur un ou quelques aspects de la maladie pour mieux décrire et comprendre les mécanismes sous-jacents.

Un cliché instantané de la physiologie du cerveau

Des chercheurs du Centre de Biomédecine Systémique de Luxembourg (Luxembourg Centre for Systems Biomedicine - LCSB), de l’Université de Luxembourg, ont, sous la supervision du Dr. Manuel Buttini, mesuré avec succès les profils métaboliques, ou « métabolomes », de différentes régions du cerveau. Le métabolome représente l’ensemble, ou au moins une large partie, des métabolites dans une région du cerveau, et donc, donne un cliché instantané de sa physiologie.

En analysant l’ensemble du métabolome, les chercheurs du LCSB ont adopté une approche à plus grande échelle : ils peuvent à présent analyser des centaines de biomolécules produites par les cellules nerveuses des différentes régions du cerveau. Dans leur projet, ils n’ont pas fait que regarder des cerveaux sains, mais aussi des cerveaux dans lesquels la neurodégénérescence a été induite.

Analyser des centaines de biomolécules en même temps

Avec les études métabolomiques, un domaine dans lequel le LCSB est une institution phare, il est possible de tester des biomolécules connues ou non dans un échantillon tissulaire.

Après les mesures, les chercheurs du LCSB ont utilisé une approche bioinformatique connue sous le nom d’Apprentissage Automatique pour dériver spécifiquement les profils métaboliques de chaque région du cerveau.

« Ce fut clairement la combinaison des efforts d’experts issus de champs très différents, une approche interdisciplinaire encouragée au LCSB, qui a rendu cette étude possible. Dans le cas présent, des experts en Neurobiologie, Biochimie, Biologie Moléculaire et en Bioinformatique se sont réunis pour assurer le bon déroulement de l’étude », soutient le Dr. Alessandro Michelucci, troisième principal auteur de l’étude.

Changements de molécules reflète un état fonctionnel spécifique des cellules nerveuses

Ces efforts ont été supervisés par le Dr. Enrico Glaab, le deuxième principal auteur de l’étude. « Nous avons trouvé qu’ensemble, une multitude de différentes molécules reflète un état fonctionnel spécifique des cellules nerveuses dans une région du cerveau ».

En comparant leurs observations avec des analyses en microscopie des processus pathologiques dans les cellules nerveuses, les chercheurs du LCSB peuvent montrer quel profil métabolique est associé à la dégénérescence de ces cellules.

Les profils métaboliques peuvent-ils aider la recherche sur des meilleurs traitements ? 

« Nos observations sont importantes d’une part pour paver la route vers la découverte de nouvelles opportunités thérapeutiques pour combattre la neurodégénérescence dans des maladies comme Parkinson ou Alzheimer» dit le Dr. Manuel Buttini, « et d’autre part, l’analyse des profils métaboliques plutôt qu’uniquement les changements cellulaires microscopiques ou des biomolécules individuelles, devrait aussi rendre possible une meilleure compréhension des effets des nouvelles thérapeutiques pour les maladies du cerveau ».

Auteur: Université du Luxembourg
Photo © shotshop.com

Infobox

Publication

*The Mouse Brain Metabolome : Region-Specific Signatures and Response to Excitotoxic Neuronal Injury.
American Journal of Pathology, Am J Pathol 2015, 185: 1-14; http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2015.02.016

Metabolom

Unter dem Metabolom verstehen Wissenschaftler die Gesamtheit – oder zumindest einen großen Teil – aller Stoffwechselprodukte, die ein Gewebetyp zu einem bestimmten Zeitpunkt und unter spezifischen Bedingungen produziert.

Experimentelle Methode der Forscher

„Für die Untersuchungen der Metabolitprofile haben wir Verfahren der Gaschromatografie in Kombination mit Massenspektrometrie eingesetzt. Diese eignen sich besonders für die Analyse komplexer Gewebeproben“, erklärt Dr. Christian Jäger, einer der drei Hauptautoren der Studie.

Publikation

*The Mouse Brain Metabolome : Region-Specific Signatures and Response to Excitotoxic Neuronal Injury.
American Journal of Pathology, Am J Pathol 2015, 185: 1-14; http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2015.02.016

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