Alors que les plaques amyloïdes ont longtemps été étroitement associées aux mécanismes de la maladie d'Alzheimer, visualiser comment les protéines amyloïdes s'assemblent continue de s'avérer difficile. Les fibrilles amyloïdes de la taille du nanomètre ne représentent qu'une fraction de la taille que les meilleurs microscopes optiques sont capables de résoudre. De nouveaux travaux réorientant l'un des plus anciens réactifs connus pour l'apparence amyloïde pour aider à fournir une image plus claire de la façon dont les fibrilles se réunissent.

Une équipe de chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis, ETATS-UNIS., et University College London au Royaume-Uni, a démontré une nouvelle approche pour l'imagerie à l'échelle nanométrique des structures amyloïdes sans les altérer chimiquement. En utilisant la Thioflavine T (ThT), un colorant connu depuis près d'un siècle pour devenir fluorescent au contact des fibrilles amyloïdes, la nouvelle méthode permet aux chercheurs de visualiser les protéines associées aux plaques amyloïdes, appelé Aβ42 et Aβ40, plus précisément que jamais.

Kévin Spehar, un co-auteur principal de l'équipe, décriront leur travail dans une présentation orale, intitulé "Imagerie à super-résolution à long terme des structures amyloïdes utilisant la liaison transitoire de la thioflavine T, " au congrès OSA Biophotonics:Optics in the Life Sciences à Tucson, Arizona., ETATS-UNIS., 14-17 avril 2019.

En plus de produire des images d'agrégats amyloïdes avec une résolution nanométrique, la technique du groupe permet aux chercheurs de prendre des instantanés de la façon dont les fibrilles s'accumulent et réagissent à leur environnement. Tester leur approche, l'équipe a pu voir directement pour la première fois un médicament anti-amyloïde à l'œuvre.

"Quand il s'agit d'amyloïde, nous utilisons des mots comme « monomère » et « oligomère » et « fibrille, ' mais ces mots ne décrivent vraiment que ce que nous avons pu voir auparavant, " a déclaré le co-auteur de l'article, le Dr Matthew Lew. " Ces mots sont complètement inadéquats pour décrire avec précision le complexe, divers assemblages de ces molécules.

Alors que l'attaque des méthodes d'assemblage amyloïde s'impose comme l'un des principaux traitements proposés pour la maladie d'Alzheimer, Dr Jan Bieschke, un autre co-auteur de l'article, a déclaré que l'étude des agrégats amyloïdes présente des défis uniques pour les chercheurs.

Techniques d'immunofluorescence, qui sont employés dans de nombreux autres domaines de la biologie et utilisent des anticorps pour marquer des biomolécules, échouer car ils perturberaient la tendance de l'amyloïde à s'agréger, ce qui rend impossible d'étudier avec précision le mécanisme à l'origine de la maladie d'Alzheimer.

La microscopie cryoélectronique offre une résolution supérieure mais ne peut fournir qu'une seule instantané statique d'un échantillon d'amyloïde.

« L'imagerie de la dynamique amyloïde pendant des périodes prolongées est cruciale si nous voulons comprendre comment un médicament affecte l'agrégation amyloïde ou comment il désassemble une fibre amyloïde, " a déclaré Bieschke.

Pour faire face à ces problèmes, l'équipe s'est tournée vers le fluorophore établi de longue date, ThT, ce qui évite de modifier l'amyloïde en ne s'y liant pas de manière covalente en premier lieu. Au lieu, chaque molécule de ThT émet une fluorescence pendant environ 15 millisecondes lorsqu'elle est en contact avec l'amyloïde.

Le résultat, Lew a dit, est que le rôle de ThT dans l'imagerie passe d'un simple fluorophore à un capteur moléculaire pour l'amyloïde.

"Ceci utilise littéralement une molécule d'un à deux nanomètres comme capteur, " at-il dit. " Je pense que ce concept a beaucoup de potentiel pour être généralisé pour les applications d'imagerie biomédicale et chimique. "

L'imagerie a permis à l'équipe d'observer comment les fibrilles Aβ42 se sont remodelées et dissoutes avec l'introduction du gallate d'épi-gallocatéchine, un médicament anti-agrégation modèle découvert par Bieschke et ses collègues.

"La plupart des techniques de microscopie à fluorescence, surtout lorsque l'on vise une résolution nanométrique, nécessitent un réglage minutieux des réactifs et des conditions, " Bieschke a déclaré. "Notre approche a supprimé une grande partie de cette complexité. À la fois, il peut être combiné avec des approches traditionnelles basées sur les anticorps pour l'imagerie multiplexée. »

Bieschke espère améliorer la technique pour pouvoir voir comment les structures amyloïdes se propagent dans la maladie d'Alzheimer et les maladies apparentées. Lew a déclaré qu'il voyait de nombreuses utilisations futures de l'utilisation de molécules comme le ThT comme capteurs moléculaires, allant de la recherche sur la maladie de Parkinson au diabète en passant par la science des matériaux.