Voir l’intérieur du cerveau d’une personne atteinte de la maladie d’Alzheimer grâce à la cryotomographie électronique

Des scientifiques qui étudient la maladie d’Alzheimer ont déterminé pour la toute première fois la structure des molécules d’un cerveau humain.

Publié aujourd’hui dans Naturel’étude décrit comment les scientifiques ont utilisé la cryotomographie électronique, guidée par microscopie à fluorescence, pour explorer en profondeur l’intérieur du cerveau d’un donneur atteint de la maladie d’Alzheimer.

Cela leur a permis d’obtenir des cartes en 3D sur lesquelles ils ont pu observer les protéines, les éléments moléculaires constitutifs de la vie, un million de fois plus petits qu’un grain de riz, dans le cerveau.

L’étude s’est concentrée sur deux protéines responsables de la démence : la β-amyloïde, une protéine qui forme des plaques collantes microscopiques, et la tau, une autre protéine qui, dans la maladie d’Alzheimer, forme des filaments anormaux qui se développent à l’intérieur des cellules et se propagent dans tout le cerveau.

Cette étude a révélé la structure moléculaire de la protéine tau dans les tissus, la manière dont les amyloïdes sont disposés et les nouvelles structures moléculaires enchevêtrées dans cette pathologie dans le cerveau.

La démence est la principale cause de décès au Royaume-Uni, la maladie d’Alzheimer étant sa forme la plus courante. Dans la maladie d’Alzheimer, les plaques β-amyloïdes et les filaments tau anormaux perturberaient la communication cellulaire, ce qui entraînerait des symptômes tels que la perte de mémoire et la confusion, ainsi que la mort cellulaire.

Le Dr Rene Frank, auteur principal et professeur associé à l’École de biologie de l’Université de Leeds, a déclaré : « Ce premier aperçu de la structure des molécules à l’intérieur du cerveau humain offre des indices supplémentaires sur ce qui arrive aux protéines dans la maladie d’Alzheimer, mais établit également une approche expérimentale qui peut être appliquée pour mieux comprendre un large éventail d’autres maladies neurologiques dévastatrices. »

Au cours des 70 dernières années, un vaste catalogue de structures moléculaires a été constitué par plusieurs milliers de scientifiques du monde entier, chacun travaillant avec des protéines isolées dans un tube à essai. Cependant, on sait depuis longtemps que la plupart des fonctions en biologie sont la conséquence d’un orchestre de nombreuses protéines différentes.

Cette étude menée à l’Université de Leeds en collaboration avec des scientifiques de l’Amsterdam UMC, de Zeiss Microscopy et de l’Université de Cambridge, fait partie des nouveaux efforts des biologistes structurels pour étudier les protéines directement dans les cellules et les tissus, leur environnement natif – et la façon dont les protéines fonctionnent ensemble et s’influencent mutuellement, en particulier dans les cellules et les tissus humains ravagés par la maladie.

À plus long terme, on espère que l’observation de cette interaction des protéines au sein des tissus accélérera l’identification de nouvelles cibles pour les thérapies et les diagnostics de nouvelle génération basés sur les mécanismes.