Les chercheurs du Centre de Biomédecine Systémique de Luxembourg (Luxembourg Centre for Systems Biomedicine - LCSB) de l’Université de Luxembourg ont mesuré avec succès les profils métaboliques, ou « métabolomes », de différentes régions du cerveau. Leur découverte, issue de recherches menées sous la supervision du Dr Manuel Buttini, pourrait aider à la compréhension des maladies neurodégénératives.

Le métabolome représente l’ensemble, ou au moins une large partie, des métabolites dans une région du cerveau, et donc, donne un cliché instantané de sa physiologie. « Nos résultats, obtenus chez la souris, sont prometteurs », dit Manuel Buttini. « Ils ouvrent de nouvelles pistes quant à la compréhension des maladies neurodégénératives, comme la Maladie de Parkinson, et peuvent déboucher sur des nouvelles perspectives thérapeutiques. De plus, à l’aide de ces profils métaboliques, de nouvelles approches thérapeutiques peuvent être testées plus efficacement qu’avec les approches classiques. » Les chercheurs viennent de publier leurs résultats dans l'article The Mouse Brain Metabolome: Region-Specific Signatures and Response to Excitotoxic Neuronal Injury.

Analyser des centaines de biomolécules à la fois

Les processus neurodégénératifs, comme ceux impliqués dans la maladie de Parkinson, sont caractérisés par des altérations pathologiques des cellules du cerveau : la structure et la fonction de ces cellules sont altérées, un processus qui s’accompagne de changements de leur métabolisme. Jusqu’à maintenant, la plupart des scientifiques se sont surtout focalisés sur un ou quelques aspects de la maladie pour mieux décrire et comprendre les mécanismes sous-jacents. Cependant, en analysant l’ensemble du métabolome, les chercheurs du LCSB ont adopté une approche à plus grande échelle : ils peuvent à présent analyser des centaines de biomolécules produites par les cellules nerveuses des différentes régions du cerveau. Dans leur projet, ils n’ont pas fait que regarder des cerveaux sains, mais aussi des cerveaux dans lesquels la neurodégénérescence a été induite.

« Pour étudier les signatures de métabolites dans le cerveau, nous avons utilisé la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Cette approche est particulièrement adaptée pour l’analyse d’échantillons issus d’organes complexes », explique le Dr Christian Jäger, le premier des trois principaux auteurs de l’étude. Avec les études métabolomiques, un domaine dans lequel le LCSB est une institution phare, il est possible de tester des biomolécules connues ou non dans un échantillon tissulaire. Après les mesures, les chercheurs du LCSB ont utilisé une approche bio-informatique connue sous le nom d’Apprentissage Automatique pour dériver spécifiquement les profils métaboliques de chaque région du cerveau. Ces efforts ont été supervisés par le Dr Enrico Glaab, le deuxième principal auteur de l’étude. « Nous avons trouvé qu’ensemble, une multitude de différentes molécules reflète un état fonctionnel spécifique des cellules nerveuses dans une région du cerveau ». En comparant leurs observations avec des analyses en microscopie des processus pathologiques dans les cellules nerveuses, les chercheurs du LCSB peuvent montrer quel profil métabolique est associé à la dégénérescence de ces cellules.

Une découverte issue de la recherche interdisciplinaire

« Ce fut clairement la combinaison des efforts d’experts issus de champs très différents, une approche interdisciplinaire encouragée au LCSB, qui a rendu cette étude possible. Dans le cas présent, des experts en neurobiologie, biochimie, biologie moléculaire et en bio-informatique se sont réunis pour assurer le bon déroulement de l’étude », soutient le Dr Alessandro Michelucci, troisième principal auteur de l’étude.

« Nos observations sont importantes d’une part pour paver la route vers la découverte de nouvelles opportunités thérapeutiques pour combattre la neurodégénérescence dans des maladies comme Parkinson ou Alzheimer » indique le Dr Manuel Buttini, « et d’autre part, pour analyser des profils métaboliques plutôt qu’uniquement les changements cellulaires microscopiques ou des biomolécules individuelles. Elles devraient aussi rendre possible une meilleure compréhension des effets des nouvelles thérapeutiques pour les maladies du cerveau. »

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Cet article est également disponible sur ORBi^lu .
The Mouse Brain Metabolome: Region-Specific Signatures and Response to Excitotoxic Neuronal Injury. American Journal of Pathology, Am J Pathol 2015, 185: 1-14.

Photo : © Université du Luxembourg – Luc Deflorenne