Il s'agit d'images de fluorescence de domaines lipidiques dans des monocouches de myéline modèles (reconstituées en laboratoire) montrant la coexistence de phases liquides ordonnées (foncées) et liquides désordonnées (pseudo-colorées). Selon les conditions (par ex. phases liquides désordonnées (pseudo-colorées). Selon les conditions (par ex. composition lipidique, pression superficielle, Température), les domaines lipidiques peuvent exister sous diverses formes, notamment rayées (à gauche) et circulaires (à droite). Crédit : Images reproduites avec l'aimable autorisation de Younjin Min, Massachusetts Institute of Technology
Des études en laboratoire menées par des ingénieurs chimistes de l'UC Santa Barbara pourraient conduire à de nouvelles méthodes expérimentales de détection et de diagnostic précoces - et à des traitements possibles - pour les tissus pathologiques précurseurs de la sclérose en plaques et de maladies similaires.
Réaliser une nouvelle méthode d'imagerie nanoscopique, l'équipe scientifique a étudié la gaine de myéline, la membrane entourant les nerfs qui est compromise chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP). L'étude est publiée dans l'édition en ligne de cette semaine du Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).
"Les membranes de myéline sont une classe de membranes biologiques qui n'ont que deux molécules d'épaisseur, moins d'un millionième de millimètre, " dit Jacob Israelachvili, l'un des auteurs principaux et professeur de génie chimique et de matériaux à l'UCSB. "Les membranes s'enroulent autour des axones nerveux pour former la gaine de myéline."
Il a expliqué que la façon dont différentes parties du système nerveux central, y compris le cerveau, communiquer entre eux dans tout le corps se fait par la transmission d'impulsions électriques, ou des signaux, le long des gaines fibreuses de myéline. Les gaines agissent comme des câbles électriques ou des lignes de transmission.
"Des défauts dans l'organisation moléculaire ou structurelle des membranes de myéline conduisent à une efficacité de transmission réduite, " a déclaré Israelachvilli. " Cela se traduit par divers troubles ou handicaps sensoriels et moteurs, et des maladies neurologiques telles que la sclérose en plaques.
Au niveau microscopique et au niveau macroscopique, qui est visible à l'œil, La SEP se caractérise par l'apparition de lésions ou de vacuoles dans la myéline, et aboutit finalement à la désintégration complète de la gaine de myéline. Cette désintégration progressive est appelée démyélinisation.
Montré est une illustration d'un neurone, qui est l'unité fonctionnelle de base du système nerveux. La partie agrandie indique la gaine de myéline qui est une membrane multilamellaire entourant l'axone des neurones. Crédit :Dottie McLaren
Les chercheurs se sont concentrés sur ce qui se passe au niveau moléculaire, communément appelé niveau nanoscopique. Cela nécessite des techniques de visualisation et de caractérisation très sensibles.
L'article décrit l'imagerie par fluorescence et d'autres mesures de domaines, qui sont de petits amas hétérogènes de molécules lipidiques –– les principaux constituants des membranes myéliniques –– susceptibles d'être responsables de la formation de lésions. Ils l'ont fait en utilisant des couches moléculaires modèles dans des compositions qui imitent à la fois des membranes de myéline saines et malades.
Ils ont observé des différences dans l'apparence, Taille, et sensibilité à la pression, de domaines dans les monocouches saines et malades. Prochain, ils ont développé un modèle théorique, en termes de certaines propriétés moléculaires, cela semble rendre compte quantitativement de leurs observations.
"La découverte et la caractérisation de domaines de la taille du micron qui sont différents dans les assemblages lipidiques sains et malades ont des implications importantes sur la façon dont ces membranes interagissent les unes avec les autres, " a déclaré Israelachvili. "Et cela conduit à une nouvelle compréhension de la démyélinisation au niveau moléculaire."
Les résultats ouvrent la voie à de nouvelles méthodes expérimentales de détection précoce, diagnostic, mise en scène, et le traitement éventuel des tissus pathologiques précurseurs de la SEP et d'autres maladies membranaires, selon les auteurs.
