La protéine α-synucléine est l'une des protéines les plus abondantes dans le cerveau humain. On l'appelle souvent la « protéine Parkinson, " car le dépôt de cette protéine dans les cellules du cerveau est une caractéristique de la maladie de Parkinson. Malgré le grand intérêt de la recherche biomédicale pour cette protéine, de nombreuses questions concernant la fonction et la physiologie de l'α-synucléine dans les cellules vivantes restent encore sans réponse. Par exemple, il n'était pas clair auparavant si et dans quelle mesure la protéine se lie et interagit avec les composants cellulaires internes tels que les membranes.

Comme de tels processus pourraient jouer un rôle dans le développement de la maladie, l'équipe dirigée par le chimiste physique de Constance, le professeur Malte Drescher, a utilisé le développement d'une méthode de mesure établie appelée spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (spectroscopie EPR) pour en savoir plus sur les propriétés de liaison de la protéine de Parkinson. L'étude, publié dans la revue scientifique The Journal des lettres de chimie physique , fournit la preuve de concept que la méthode avancée est fondamentalement adaptée pour élucider les interactions protéine-lipide dans les cellules. Par ailleurs, ce premier test pratique a mis en évidence directement la liaison de l'α-synucléine aux membranes intracellulaires.

Plus lent n'est pas toujours plus minutieux

La version avancée de la spectroscopie EPR, dans la présente étude utilisée pour la première fois en pratique, est appelée spectroscopie RPE à balayage rapide. Dans les deux méthodes, le conventionnel et le avancé, les protéines à étudier sont d'abord équipées de sondes dites de spin. Ces sondes chimiques permettent de détecter des changements dans la structure des protéines. Les sondes de spin possèdent chacune un électron libre dont le spin est excité par irradiation aux micro-ondes. "Nous pouvons imaginer les spins comme de petites aiguilles de boussole qui sont influencées par l'irradiation par micro-ondes pendant la mesure, " explique Drescher. En spectroscopie EPR conventionnelle, pour chaque groupe de spins excités, il faut attendre que cette influence décroisse avant de pouvoir à nouveau exciter le groupe. Ce processus relativement long doit être répété sur de nombreuses passes pour obtenir la mesure complète.

Avec la spectroscopie EPR à balayage rapide, par contre, il n'est plus nécessaire d'attendre que l'influence sur un groupe de spin s'atténue avant de poursuivre la mesure. "Au lieu, vous précipitez spectralement l'influence de groupe de spins en groupe de spins puis revenez au premier groupe au moment même où son excitation vient de s'apaiser, " dit Drescher. D'une part, cette procédure raccourcit le temps de mesure requis, tandis que d'autre part, il permet l'application d'une puissance micro-ondes plus élevée, conduisant à une meilleure précision de la méthode. Les chercheurs ont utilisé ces deux avantages dans leur étude actuelle sur le comportement de liaison de l'α-synucléine.

La nouvelle méthode en pratique

D'après des études antérieures menées in vitro ("dans le tube à essai"), il était déjà connu que la "protéine Parkinson" -synucléine peut se fixer sur des membranes lipidiques chargées électriquement négativement. En spectroscopie EPR, ce processus de liaison s'accompagne d'un changement caractéristique du signal mesuré. "L'α-synucléine initialement désordonnée prend une forme ordonnée lors de la liaison à la membrane. Cela réduit la mobilité de la sonde de spin, et la liaison de la protéine peut être directement détectée par la méthode de mesure, " explique Theresa Braun, doctorant dans l'équipe de recherche de Drescher et, conjointement avec Juliane Stehle, auteur principal de l'étude.

Utilisation synthétique, vésicules membranaires chargées négativement et -synucléine purifiée, Drescher et ses collègues ont pu détecter le même changement de signal en spectroscopie RPE à balayage rapide. Cependant, ils ont réussi non seulement in vitro, mais aussi à l'intérieur des cellules de la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis), dans laquelle les premières vésicules membranaires artificielles ont été introduites et, peu de temps après, la protéine était. L'équipe de recherche a ensuite effectué des mesures en fonction du temps et a pu observer directement, en fonction de la variation du signal de mesure, comment la proportion de la protéine liée dans la cellule a augmenté au fil du temps.

Une augmentation comparable, quoique significativement plus faible, de la quantité de -synucléine liée au fil du temps a également été observée lorsqu'aucune membrane artificielle n'a été introduite dans la cellule. Ainsi, selon Drescher, il ne restait qu'une explication à cette observation cruciale. "C'est la première fois que nous voyons des preuves directes que l'α-synucléine interagit avec l'endogène, c'est-à-dire les membranes lipidiques naturellement existantes, " conclut le scientifique. En raison de la taille relativement petite de l'effet, dans les expériences avec des méthodes de mesure moins précises, cela était auparavant resté caché.

De la grenouille à l'homme

Dans les études futures, L'équipe de Malte Drescher prévoit de s'appuyer sur ce résultat et d'élucider davantage le processus de liaison intracellulaire de l'-synucléine aux composants cellulaires naturels, afin d'en savoir plus sur la fonction de la protéine. Une étape importante de ce processus sera le passage des cellules de grenouille en tant que système modèle à divers types de cellules de mammifères. L'objectif à long terme est de mieux comprendre les interactions protéine-lipide de la « protéine Parkinson » et son rôle dans le développement de la maladie de Parkinson afin de pouvoir développer des approches thérapeutiques adaptées.