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Une faible teneur en oxygène inverse les maladies neurodégénératives chez la souris
Lorsque les mitochondries des cellules ne fonctionnent pas correctement, le corps humain peut développer une maladie mitochondriale. Une nouvelle recherche ouvre la voie au traitement des maladies mitochondriales affectant le cerveau, montrant que la privation d'oxygène présente des avantages thérapeutiques inattendus - du moins chez la souris.
Une nouvelle recherche révèle les avantages thérapeutiques de l'hypoxie pour le syndrome de Leigh, une maladie neurodégénérative.
Les mitochondries sont les petits compartiments d'une cellule, responsables de la transformation du sucre et de l'oxygène en énergie.
Les maladies mitochondriales peuvent prendre de nombreuses formes, car les cellules se trouvent partout dans le corps humain. Les troubles mitochondriaux peuvent affecter le cerveau, les reins, les yeux et de nombreux autres organes.
Le «syndrome de Leigh» est un type de trouble mitochondrial qui affecte le cerveau. La condition est rare; On pense qu'il ne touche qu'un nouveau-né sur 30 000.
Le syndrome de Leigh est une maladie neurodégénérative. Elle se caractérise par des lésions cérébrales, une perte progressive de la motricité et du tonus musculaire et des retards de développement. Les complications peuvent entraîner une mauvaise fonction cardiaque, respiratoire et rénale.
La plupart du temps, le syndrome de Leigh ne peut pas être traité. Une nouvelle étude chez la souris suggère cependant que l'hypoxie - c'est-à-dire une privation d'oxygène - pourrait avoir le bénéfice inattendu de protéger le cerveau contre cette forme de maladie mitochondriale.
L'étude a été réalisée par des chercheurs du Massachusetts General Hospital (MGH) à Boston, et les résultats ont été publiés dans la revue PNAS.
Le rôle thérapeutique de l'hypoxie dans la maladie mitochondriale
La nouvelle recherche s'appuie sur les travaux antérieurs de la même équipe. Dans leur étude précédente, les chercheurs ont utilisé un modèle de souris traditionnel du syndrome de Leigh - avec des souris dont le gène Ndufs4 a été détruit - et les ont placées dans un environnement contenant seulement 11% d'oxygène. C'est l'équivalent d'environ la moitié de ce que l'on trouve au niveau de la mer.
Le gène Ndufs4 code pour une protéine clé pour le complexe mitochondrial 1 - un complexe enzymatique faisant partie de la chaîne respiratoire des mitochondries.
Les chercheurs ont découvert que l'environnement hypoxique diminuait significativement les symptômes typiques du syndrome de Leigh et prolongeait la survie des rongeurs.
En revanche, un environnement avec des niveaux d'oxygène supérieurs à la normale entraînait une mort prématurée chez le modèle animal mais n'avait aucun impact sur les animaux normaux et en bonne santé.
Dans la nouvelle étude, l’équipe avait pour but non seulement de mieux comprendre l’impact de différents niveaux d’oxygène sur ce modèle de souris, mais aussi d’examiner si les implémentations pratiques de l’hypoxie pouvaient reproduire les résultats de l’étude précédente.
L'hypoxie continue inverse le syndrome de Leigh chez la souris
La nouvelle étude a révélé que le degré d'atteinte cérébrale variait avec le temps en fonction des niveaux d'oxygène.
Dans l'ensemble, les souris traitées à l'hypoxie ont vécu en moyenne 270 jours, alors que celles vivant dans un environnement contenant 21% d'oxygène n'ont survécu que 58 jours en moyenne.
Les études d'imagerie ont montré que les souris Ndufs4-knock-out dans un environnement contenant 11% d'oxygène n'avaient aucune lésion cérébrale à l'âge de 250 jours. En revanche, les lésions ont commencé à apparaître dès 60 jours chez les souris ayant inhalé 21% d'oxygène.
De plus, les souris qui ont inhalé 55% d'oxygène sont mortes rapidement d'un ?dème pulmonaire et présentaient des lésions dans le bulbe olfactif du cerveau.
Un résultat surprenant est que le traitement hypoxique semble inverser les dommages déjà existants. Les lésions dans le cerveau des souris ont disparu après leur passage dans un environnement pauvre en oxygène et ont été conservées pendant un mois.
L'équipe a également tenté de déplacer des souris présentant des signes de lésions cérébrales qui avaient été hébergées dans un environnement contenant 11% d'oxygène dans un environnement à 21%, mais cela a conduit à la progression de la maladie et à son décès éventuel. Cela indique que le traitement doit être continu.
Des chercheurs au travail pour trouver des traitements d'hypoxie plus pratiques
Le Dr Vamsi Mootha, du Département de biologie moléculaire de l'HGM, est un co-auteur principal du document. Elle commente ces résultats:
"Nous avons constaté, à notre grande surprise et à notre grande joie, que nous pouvions inverser la maladie avancée. Je ne pense pas que quiconque pense que ces types de maladies neurologiques pourraient être réversibles [...] potentiel thérapeutique de l'hypoxie pour cette maladie neurodégénérative. "
Cependant, les chercheurs notent l'impraticabilité de leur traitement actuel. Un niveau d'oxygène de 11% est similaire à ce que l'on trouve à des altitudes très élevées, et un traitement continu avec ce niveau d'oxygène ne serait certainement pas très confortable, admettent les auteurs.
À l’avenir, Mootha et son équipe espèrent comprendre le mécanisme moléculaire qui sous-tend les bienfaits de l’hypoxie afin qu’ils puissent trouver un traitement plus pratique qui protège le cerveau et renverse les lésions cérébrales.
"Nous travaillons également à essayer d'identifier d'autres régimes d'hypoxie plus pratiques qui pourraient être efficaces", a déclaré Mootha. "Notre vision est de pouvoir offrir aux patients et à leurs familles une thérapie qui non seulement arrête, mais guérit les maladies, mais nous travaillons toujours uniquement sur des modèles animaux. Nous n'y sommes pas encore, mais nous avons tous les mains sur le pont pour faire avancer ce concept. "
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