Le dépôt d’amyloïde, caractéristique de maladies telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, suit une courbe sigmoïde où les protéines mal repliées forment des oligomères avant l’allongement des fibrilles. Les chercheurs ont développé une technique utilisant une fréquence THz spécifique pour réguler ce dépôt, montrant le potentiel de retarder la fibrillation amyloïde.
Le dépôt amyloïde est une caractéristique des troubles neurodégénératifs tels que Alzheimer la maladie de Parkinson (MA) et la maladie de Parkinson (MP). Ce processus d’accumulation suit un schéma sigmoïde où les protéines mal repliées se rassemblent d’abord en oligomères avant de se développer en fibrilles. Tout au long de cette transformation, les monomères mal repliés qui ont initialement plus d’une configuration en hélice a se transforment en une structure de feuillet β réticulée prédominante. S’attaquer à cette accumulation nocive pourrait offrir une approche potentielle pour retarder ou même prévenir l’apparition de ces maladies.
Dans un nouvel article publié dans eLightune équipe de scientifiques dirigée par le professeur Chao Chang de l’Université de Pékin a développé une technique unique qui utilise une fréquence spécifique pour réguler et minimiser le développement des dépôts amyloïdes.
Il a été conjecturé en 2018 que le champ physique des signaux neuronaux biologiques pourrait être un champ électromagnétique à haute fréquence allant du térahertz (THz) à l’infrarouge (IR). Elle est très probablement comprise entre 0,5 et 100 THz et est appelée onde électromagnétique (EM) THz généralisée. Certains processus physiologiques ont été prouvés, comme le déroulement de ADN les épingles à cheveux, la perméabilité du canal calcique voltage-dépendant et les courants de K + voltage-dépendants peuvent réguler cela.
Le mécanisme a révélé que l’onde THz résonne avec la population moléculaire et modifie la liaison hydrogène (liaison H) qui s’y forme. De plus, il a été rapporté que le réseau intermoléculaire de liaisons H qui est parallèle à l’axe des fibrilles est la clé pour diriger les fibrilles amyloïdes.
Inspiré par ceux-ci, il serait essentiel de prévenir ou d’atténuer la pathologie AD si les caractéristiques de résonance pouvaient être exploitées pour moduler le processus d’auto-assemblage et éviter l’agrégation indésirable des protéines. Une étude antérieure a révélé qu’une lumière de 1675 cm-1 (50,25 THz) pouvait dissocier les fibrilles amyloïdes par une expérience conjointe de laser à électrons libres et une méthode de simulation de dynamique moléculaire (MD).
a) La présence de dépôts extracellulaires de β-amyloïde sous forme de plaques neuritiques et l’accumulation intracellulaire de tau hyperphosphorylée sous forme d’enchevêtrements neurofibrillaires restent les principales caractéristiques neuropathologiques pour le diagnostic de la MA, et le dépôt d’amyloïde commence par la conversion de monomères natifs avec plus d’hélices α en une conformation alternative avec feuille β qui s’auto-associe en assemblages ordonnés. b) Une onde térahertz (THz) à une fréquence de 34,88 THz retarde la courbe dynamique de la fibrose. c) La vague a diminué la vitesse d’agrégation à 80 % du cas sans la vague. d) L’onde favorise la prolifération cellulaire. e L’onde détache la conformation protéique dense avec des feuillets β transformés en une structure avec plus de régions de bobine et de courbure. Crédit : Wenyu Peng, Zhi Zhu, Jing Lou, Kun Chen, Yuanming Wu, Chao Chang
Il y avait un effet thermique important à cette fréquence car le liquide biologique a une forte absorption dans la gamme de 45-52,5 THz. Il en résulte que l’efficacité régulée dans le milieu physiologique est vouée à être considérablement affaiblie. Par conséquent, il est urgent d’explorer des méthodes non thermiques et efficaces pour inhiber le processus d’agrégation Aβ.
L’équipe de recherche a utilisé l’amyloïde β (Aβ) comme exemple pour mener la recherche. Il ne prétend pas que Aβ joue le rôle déterminant dans le développement de la MA, de sorte que de plus en plus de recherches ont commencé à souligner l’importance de la protéine tau. Les protéines amyloïdes ont des processus d’agrégation dynamiques similaires. Il n’existe toujours pas de médicaments efficaces capables d’inhiber ou d’atténuer la détérioration de la pathologie de la MA.
L’étude visait à réguler les conformations de protéines pathologiques par des moyens optiques intervenant dans le processus dynamique. Cette recherche basée sur Aβ peut être appliquée plus avant à la protéine tau, qui est d’une grande importance pour le développement de thérapies combinées.
L’équipe de recherche a utilisé le laser à cascade quantique (QCL) avec une fréquence centrale de 34,88 THz (8,6 µm) pour irradier les oligomères Aβ1-42. Ils ont surveillé le processus de fibrose par un test de liaison à la thioflavine T (ThT) et un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). L’équipe de recherche a constaté que le processus de fibrose a été considérablement ralenti par rapport au groupe sans champ externe. La sécurité de cette fréquence au niveau cellulaire a également été détectée par des tests de viabilité cellulaire et de potentiel de membrane mitochondriale.
On peut voir que les cellules ont proliféré de manière significative et qu’il y a eu une légère augmentation du potentiel de membrane mitochondriale. Il démontre que les ondes THz peuvent affecter positivement le fonctionnement des cellules. L’équipe de recherche a également découvert un changement significatif dans la conformation des protéines, qui passe de la structure régulièrement ordonnée à une structure désordonnée, en particulier, avec plus de structure de feuillet β transformée en région de bobine et de courbure. Les ondes THz peuvent être une stratégie prometteuse pour retarder le processus de fibrillation amyloïde.
L’étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le principal projet innovant du Shaanxi et le programme Shanghai Rising-Star.
