`` Trop '' de calcium cérébral peut causer la maladie de Parkinson
Les aperçus d’une nouvelle étude - menée par l’Université de Cambridge au Royaume-Uni - sur le rôle du calcium dans les mécanismes de signalisation des cellules cérébrales nous rapprochent de la compréhension des causes de la maladie de Parkinson.
La présence de dépôts de protéines toxiques, ou corps de Lewy, à l’intérieur des cellules cérébrales est une caractéristique reconnue de la maladie de Parkinson.
Les dépôts contiennent des amas d'alpha-synucléine et d'autres protéines qui se sont repliées dans la mauvaise forme.
La nouvelle étude - maintenant publiée dans la revue Communications de la nature - montre que le calcium affecte la manière dont l'alpha-synucléine se lie aux vésicules synaptiques.
Les vésicules synaptiques sont de petits compartiments dans les terminaisons nerveuses qui contiennent les neurotransmetteurs, ou messagers chimiques, qui transportent les signaux entre les cellules cérébrales.
«Il y a un bel équilibre», note le co-premier auteur Dr Amberley Stephens, chercheur postdoctoral en neurosciences moléculaires à l'Université de Cambridge, «du calcium et de l'alpha-synucléine dans la cellule, et quand il y en a trop d'un ou l'autre, l'équilibre est renversé et l'agrégation commence, conduisant à la maladie de Parkinson.
Alpha-synucléine normale ou anormale
Dans le monde, plus de 10 millions de personnes vivent avec la maladie de Parkinson, dont environ 1 million aux États-Unis. Dans la maladie de Parkinson, il y a une destruction progressive des cellules cérébrales qui produisent un neurotransmetteur appelé dopamine, qui est important pour contrôler les mouvements.
Par conséquent, à mesure que la maladie progresse, il y aura une aggravation des symptômes tels que la lenteur des mouvements, la rigidité, les tremblements et la coordination et l'équilibre altérés.
Des études plus récentes ont révélé que la maladie de Parkinson affecte également les cellules cérébrales qui ne produisent pas de dopamine, ce qui pourrait expliquer pourquoi certains des symptômes ne sont pas liés au mouvement.
Bien que les amas anormaux d’alpha-synucléine - une petite protéine ne comprenant que 140 acides aminés - soient un élément majeur des corps de Lewy présents dans la maladie de Parkinson, sa forme normale semble être nécessaire pour un certain nombre de fonctions des cellules cérébrales.
Cependant, en plus de savoir que la protéine interagit d'une manière ou d'une autre avec les vésicules synaptiques pour assurer le transport régulier des molécules à travers la synapse - ou l'écart entre le terminal nerveux et la cellule suivante - nous en savons peu sur le mécanisme sous-jacent.
L’alpha-synucléine agit «comme un capteur de calcium»
«L'alpha-synucléine», note l'auteur principal de l'étude, le Dr Gabriele Kaminski Schierle, du Département de génie chimique et de biotechnologie de l'Université de Cambridge, «est une très petite protéine avec très peu de structure, et elle doit interagir avec d'autres protéines ou structures pour devenir fonctionnelles, ce qui a rendu l'étude difficile.
Les progrès de la technologie des microscopes signifient que les chercheurs peuvent désormais observer ce qui se passe à l'intérieur des cellules.
Le Dr Kaminski Schierle et ses collègues ont utilisé la «microscopie à super-résolution» et les «vésicules synaptiques isolées» pour examiner le comportement détaillé de l'alpha-synucléine.
Ils ont constaté que lorsque le niveau de calcium augmente dans la cellule, l'alpha-synucléine se lie aux vésicules en plus d'un point, ce qui provoque la formation de grappes de vésicules.
«Nous pensons», explique le co-premier auteur Dr Janin Lautenschläger, également du Département de génie chimique et de biotechnologie, «que l'alpha-synucléine est presque comme un capteur de calcium.»
«En présence de calcium», poursuit-elle, «il change sa structure et comment il interagit avec son environnement, ce qui est probablement très important pour son fonctionnement normal.»
Un équilibre délicat
Les auteurs proposent que les amas anormaux d'alpha-synucléine se forment lorsque l'équilibre délicat entre la protéine et le calcium est perturbé. Ils suggèrent un certain nombre de choses qui pourraient causer un tel déséquilibre, telles que:
- ralentissement de l'élimination des excès de protéines lié à l'âge
- doublement de la production d'alpha-synucléine en raison de la duplication de gènes
- taux de calcium plus élevés dans les cellules cérébrales vulnérables à la maladie de Parkinson
- incapacité à tamponner efficacement le calcium dans les cellules sensibles à la maladie de Parkinson
Une compréhension plus détaillée du comportement de l’alpha-synucléine sur la santé et la maladie devrait conduire à la mise au point de nouveaux médicaments indispensables pour la maladie de Parkinson, concluent les auteurs.
Ils notent également qu’un médicament qui bloque le canal calcique dans les maladies cardiaques pourrait «s’avérer un candidat précieux pour agir contre [la maladie de Parkinson] en diminuant la charge de calcium intracellulaire».
«C'est la première fois que nous voyons que le calcium influence la manière dont l'alpha-synucléine interagit avec les vésicules synaptiques.»
Dr Janin Lautenschläger
