Béatrice Garnier
Combien de temps s’écoule entre un coup porté à la tête et le début des lésions liées à la maladie d’Alzheimer ?
Un appareil qui permet de suivre les effets d’une pressure de commotion sur un groupe fonctionnel de cellules cérébrales suggère que la réponse se situe en quelques heures. Le « traumatisme crânien (TCC) sur puce » en cours de développement à l’Université Purdue ouvre une fenêtre sur une result in et un effet qui s’annoncent au fil des décennies mais qui sont extrêmement difficiles à retracer jusqu’à ses origines.
“Nous créons essentiellement un cerveau miniature que nous pouvons frapper puis étudier”, a déclaré Riyi Shi, chercheur principal et professeur Mari Hulman George Endowed de neurosciences appliquées au Collège de médecine vétérinaire de l’Université Purdue. “Nous savons qu’il existe un lien entre le TBI et la maladie d’Alzheimer c’est bien établi dans l’observation clinique. Mais il n’est pas facile de déterminer la voie essentielle de base. Avec le TBI sur une puce, nous sommes en mesure de tester de nombreuses hypothèses qui seraient très difficile à faire chez les animaux vivants.
Dans une étude récemment publiée dans Lab on a Chip, une équipe de recherche dirigée par Shi a soumis des groupes fonctionnels de neurones cultivés provenant de souris embryonnaires à trois coups de power 200 g, chacun se rapprochant de l’extrémité supérieure de ce qu’un joueur de football reçoit en un seul coup.. Le traumatisme entraîne une augmentation immédiate de la production d’acroléine – une molécule associée au worry oxydatif et aux maladies neurodégénératives – et une augmentation des amas mal repliés de la protéine amyloïde bêta 42 (AB42), que l’on trouve dans des masses appelées plaques dans le cerveau. des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Des expériences supplémentaires ont retracé les liens entre l’impact, l’acroléine et l’AB42.
L’appareil peut également être utilisé pour tester d’éventuelles thérapies, notamment des médicaments connus pour réduire les niveaux d’acroléine. Dans la présente étude, l’équipe de Shi a utilisé l’appareil pour montrer que le médicament hydralazine, un piégeur d’acroléine connu approuvé par la Food items and Drug Administration des États-Unis pour abaisser la rigidity artérielle, réduit la quantité d’acroléine et les niveaux d’AB42 mal replié produits dans le cluster. des neurones après un coup. Shi, qui étudie depuis longtemps les maladies neurodégénératives, l’acroléine et l’hydralazine, a déclaré que le TBI sur une puce avait permis une découverte qu’il recherchait au cours de deux décennies d’étude.
“Maintenant que nous savons ce qui se passe, pouvons-nous faire quelque selected ? Et la réponse est oui”, a déclaré Shi, qui est également membre du Purdue Institute for Integrative Neuroscience. “L’acroléine dépend du temps in addition elle reste longtemps, in addition elle provoquera une agrégation d’AB42. Nous montrons ici que si nous réduisons l’acroléine avec ce médicament, nous pouvons réduire l’inflammation et l’agrégation d’AB42.”
L’appareil, fabriqué sur mesure au Purdue Middle for Paralysis Investigate, utilise un pendule pour délivrer une drive g spécifique à une petite chambre abritant un groupe d’un quart de million de neurones soutenus par un lit de nutriments. Un réseau microélectronique intégré dans la chambre mesure l’activité électrique des neurones, qui maintiendra des schémas de déclenchement fonctionnels pendant plusieurs semaines, tandis qu’un port de visualisation clear permet une observation microscopique des neurones. Les chercheurs retirent régulièrement le groupe de neurones de la chambre pour prendre des mesures biochimiques spécifiques.
“Nous faisons plusieurs choses uniques ici, mais l’une des as well as importantes est que vous pouvez toucher cette puce sans l’endommager, afin de pouvoir donner un affect à un modèle vivant et continuer à l’étudier”, a déclaré Shi.
Shi a commencé à travailler sur l’appareil dès ses études supérieures, intégrant au cours de plusieurs décennies des fonctionnalités permettant d’étudier les séquelles d’un leading coup. Un short article de 2022 dans Mother nature Scientific Experiences a utilisé l’appareil pour montrer l’augmentation de l’acroléine qui se produit après un coup, et Shi a déclaré que les découvertes les furthermore récentes font allusion à la puissance du modèle.
“Grâce à cet appareil, les gens devraient savoir que lorsqu’ils subissent une commotion cérébrale, ils ne disposent pas de 10 ans avant de constater des dégâts”, a déclaré Shi. “Le temps presse immédiatement, et si nous voulons faire quelque chose, nous devons agir rapidement.”
Dans les 24 heures suivant un effects, les résultats montrent des niveaux élevés d’acroléine dans les amas de neurones et une augmentation de 350 % de la creation d’AB42 mal replié. Shi a déclaré que l’acroléine déforme l’AB42 regular en se liant à des sections de la protéine qui contribuent à la stabilité structurelle. En effet, lorsque l’équipe a mené une expérience simple en combinant de grandes quantités d’acroléine avec de l’AB42 purifié typical en suspension dans un liquide, elle a découvert des niveaux élevés d’AB42 mal replié. La protéine correctement repliée est suffisamment fragile pour que même soumettre l’AB42 purifié normal dans un liquide (sans acroléine) à un impact suffise à provoquer un mauvais repliement.
“Cette pathologie bêta-amyloïde a commencé en quelques heures, peut-être immédiatement. On n’en a jamais entendu parler”, a déclaré Shi. “C’est comme attaquer le poteau porteur dans le mur d’une maison. Si vous cassez ce poteau, bien sûr, la maison va s’effondrer.”
Shi a été rejoint dans la recherche par ses collègues de Purdue, Edmond A. Rogers, premier auteur, et les co-auteurs Timothy Beauclair, Jhon Martinez, Shatha J. Mufti, David Kim, Siyuan Sunlight, Rachel L. Stingel, Nikita Krishnan et Jennifer Crodian, senior associée de recherche au Centre de recherche sur la paralysie de Purdue, ainsi qu’Alexandra M. Dieterly du Charles River Laboratory. L’étude a été financée par l’État de l’Indiana, les Nationwide Institutes of Well being et Plexon Inc.
À l’avenir, a déclaré Shi, il pourra peut-être incorporer plusieurs fonctionnalités supplémentaires, qui permettraient de mesurer les forces infimes que les cellules subissent pendant le coup, et de réaliser des checks biochimiques – comme la vérification des niveaux d’acroléine – sans retirer les cellules de la chambre.
