Les National Institutes of Health accordent une subvention aux professeurs de la MSU pour la recherche sur les maladies neurodégénératives

Une collaboration de recherche entre trois membres du corps professoral de la Montana State University a récemment reçu une subvention pour aider à financer leur étude sur le lien entre une maladie neurologique génétique rare et le métabolisme, le microbiome intestinal humain et la dégénérescence du système nerveux. Les travaux pourraient approfondir la compréhension des causes des maladies neurodégénératives les plus courantes et éventuellement ouvrir la voie à des thérapies pour les traiter.

Les National Institutes of Health ont accordé 2,9 millions de dollars aux professeurs de MSU Frances Lefcort, Seth Walk et Valerie Copié pour leurs recherches sur la dysautonomie familiale, une maladie qui attaque et dévaste le système nerveux. La subvention de cinq ans financera leur recherche et la formation des étudiants, y compris les nombreux étudiants de premier cycle et deux étudiants diplômés qui contribuent actuellement à la recherche du projet.

Le laboratoire de Lefcort a étudié la dysautonomie familiale, une maladie qui court dans sa famille, pendant huit ans. Elle a expliqué que la maladie commence in utero, où certaines parties du système nerveux ne se développent pas correctement. Il s'aggrave progressivement au fil des ans à mesure que les cellules nerveuses meurent.

Bien que rare, la mutation génétique à l'origine de la dysautonomie familiale a été identifiée, ce qui en fait un modèle utile pour la recherche sur d'autres maladies neurodégénératives, comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, dit Lefcort, qui est professeur émérite de lettres et de sciences au département de biologie cellulaire et de neuroscience de la MSU.

Elle a dit qu'un problème courant chez les personnes atteintes de dysautonomie familiale est qu'elles sont très minces et ont du mal à prendre du poids, ce qui suggérerait un problème métabolique. Une autre est que le tractus gastro-intestinal ne fonctionne pas normalement, ce qui conduit à la diarrhée, constipation, reflux oesophagien ou autres problèmes gastro-intestinaux.

Lefcort a recherché des experts dans ces deux domaines de recherche parmi ses collègues de la MSU :l'expertise de Walk est dans les microbiomes intestinaux, et Copié étudie le métabolisme. Elle a appris que le système nerveux est étroitement impliqué dans le microbiome intestinal humain et est affecté par le métabolisme.

"Il y a plus de 100 millions de neurones juste dans votre intestin, et il est bien connu qu'il existe une communication étendue entre le cerveau et l'intestin à travers l'axe intestin-cerveau, " dit Lefcort.

Réalisant le lien probable entre leurs recherches, le trio interdisciplinaire a collaboré pour approfondir l'étude des rôles du microbiome intestinal, système nerveux et métabolisme (également appelé « métabolome ») dans la dysautonomie familiale. En utilisant des produits spécialement élevés pour Walk, des souris de laboratoire sans germes comme modèles, les scientifiques espèrent manipuler sélectivement « chaque jambe du triangle pour déterminer comment ces systèmes s'affectent les uns les autres et contribuent aux maladies neurodégénératives, " dit Lefcort.

"Rien de tel n'a jamais été fait dans cette maladie, et cela commence seulement à être fait dans les maladies majeures comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, " a déclaré Lefcort. " Nous pensons que le travail de cette subvention n'informera pas seulement notre compréhension de la dysautonomie familiale, mais aussi fournir un excellent modèle pour comprendre comment le microbiome intestinal, le métabolome et le système nerveux interagissent dans ces principales maladies neurogénératives."

Le trio a déjà rassemblé des données préliminaires prometteuses grâce à une collaboration avec le Dysautonomie Center de l'Université de New York, qui voit tous les patients nord-américains atteints de dysautonomie familiale.

« Ils nous ont envoyé des échantillons de selles et de sang de leurs patients et des proches de leurs patients, et nous avons déjà montré que le microbiome de ces patients est significativement différent de celui de leurs proches, " a déclaré Lefcort. " Nous avons de bonnes données suggérant que nous avons quelque chose ici, et maintenant en utilisant nos modèles de souris, nous pouvons vraiment démêler la causalité - y a-t-il un problème métabolique qui affecte le microbiome, et/ou est-ce le microbiome qui modifie le métabolisme et contribue à la neurodégénérescence ?"

Lefcort analysera le système nerveux dans le tractus gastro-intestinal des souris de laboratoire, chercher des réponses à des questions telles que si la modification du métabolisme ou du microbiome aide à prévenir la neurodégénérescence.

Walk dirigera les aspects du projet axés sur le microbiome, qui comprendra une enquête détaillée sur les bactéries vivant dans les intestins des patients atteints d'une maladie neurodégénérative. Il dirigera également des recherches axées sur le microbiome et sur la question de savoir si les bactéries de l'intestin produisent des composés qui déclenchent la croissance ou la mort des neurones. Pour ce faire, il utilisera un séquençage d'ADN de pointe couplé à des souris sans germes et gnotobiotiques.

"Les souris sans germes sont complètement stériles et n'ont aucun micro-organisme vivant à l'intérieur ou sur elles. Ces animaux nous aident à comprendre quels aspects de notre "santé" manquent lorsque les microbes ne sont pas là, " dit Marche, professeur agrégé au département de microbiologie et d'immunologie de la MSU au Collège d'agriculture et au Collège des lettres et des sciences. "Les souris gnotobiotiques ont un microbiome défini, par lequel nous pouvons découvrir les avantages spécifiques d'une communauté microbienne particulière."

Copie, professeur au Département de chimie et de biochimie de la MSU et directeur du Centre de résonance magnétique nucléaire, dirigera les efforts visant à identifier les processus métaboliques altérés par la dysautonomie familiale et comment ces altérations de la production d'énergie affectent l'axe intestin-cerveau et contribuent à la neurodégénérescence.

"Notre laboratoire sera chargé d'entreprendre le profilage global et la caractérisation des métabolites de petites molécules présents dans les échantillons de selles et de sérum de patients atteints de dysautonomie familiale et de modèles animaux, " a déclaré Copié. " Ces études intégreront des techniques de spectroscopie magnétique nucléaire et de spectrométrie de masse pour identifier les changements métaboliques qui se produisent dans la dysautonomie familiale. Notre objectif est d'explorer si nous pouvons corriger les déficits métaboliques observés dans la dysautonomie familiale via une intervention sur le microbiome et si la restauration de métabolomes sains peut aider ou ralentir la neurodégénérescence ou aider à restaurer la santé neuronale. »

Les données métaboliques à haute résolution générées par le Centre RMN contribueront au domaine de la recherche biomédicale et "nous aideront à mieux comprendre comment le métabolome, le microbiome et les circuits neuronaux interagissent ensemble et peuvent conduire à une neurodégénérescence irréversible lorsqu'ils sont affaiblis, ", a déclaré Copié.

"Il est clair que les déclencheurs sont différents pour la maladie de Parkinson, Alzheimer et SLA, mais ils convergent tous vers des voies aval communes, " a déclaré Lefcort. "Nous avons montré que la dysautonomie familiale converge sur les mêmes voies. Maintenant, nous essayons de savoir si nous pouvons intervenir sur ces points communs.

« Tout ce que nous découvrirons ici sera applicable aux principaux troubles neurodégénératifs, " elle a dit.

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