E.Bezard, L.Cognet et al dans Nature Communications

La matrice extra cellulaire et la maladie de Parkinson

Un imbroglio entre l’espace extracellulaire, la matrice extracellulaire et la glie.

Décrit il y a 50 ans, le microenvironnement extracellulaire cérébral correspond à l’espace étroit qui entoure chaque cellule du système nerveux central. Il est composé d’un compartiment dynamique, l’espace extracellulaire, qui contient le fluide interstitiel et la matrice extracellulaire (MEC). La MEC, principal composant structurel de l’espace extracellulaire, est un réseau dense de macromolécules entourant les cellules, avec le polysaccharide hyaluronan (ou Acide Hyaluronique) entant que cadre structurel de la matrice. Le rôle principal de la MEC est de soutenir les cellules en fournissant un support d’adhésion, mais son rôle va également bien au-delà: la matrice est impliquée dans de nombreuses fonctions cellulaires, par ses propriétés physico-chimiques, sa structure et ses différents ligands. On sait que lors de la genèse des cancers, la MEC subit des transformations importantes ; avec une structure plus viscose, ressemblant à celle associée au développement embryonnaire. Cependant, on connait peu de choses de son implication dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives, et en particulier de la maladie de Parkinson.

Dans une nouvelle étude publiée dans Nature communications, les équipes des Drs Erwan Bezard et Laurent Cognet montrent :

Dans un modèle murin de synucléinopathie Parkinsonienne, caractérisé par une perte progressive des neurones dopaminergiques, la substantia nigra dégénérée présente un espace extracellulaire plus large, associé à une diffusion accrue des molécules dans cet espace.
L’étude montre que l’acide hyaluronique, le principal composant de la matrice extracellulaire cérébrale, est dégradé en part par la phagocytose par la microglie, la principal cellule neuroinflammatoire. Les petit fragments d’acide hyaluronique déclenchent l’activation microgliale, en suggérant une boucle bidirectionnelle entre la matrice et la microglie dans cette pathologie
Fait intéressant, la fragmentation d’acide hyaluronique exacerbe l’activation microgliale dans le modèle murin utilisé, entraînant une neuroprotection à long terme. Cela identifie la manipulation de la matrice extracellulaire comme stratégie thérapeutique potentielle pour modifier le décours de la maladie.

Depuis la description par Santiago Ramon Cajal d’un neurone, il y a plus de 100 ans, la microscopie a joué un rôle important dans la compréhension de l’organisation du cerveau. Récemment, la microscopie fluorescence à haute-résolution offre jusqu’à dix fois la résolution en comparaison à la microscopie optique classique, et permet aux scientifiques de visualiser à l’échelle du nanomètre avec une définition sans précédent, le fonctionnement interne des cellules et les biomolécules.

« En utilisant des technologies de pointe, développées à Bordeaux par l’équipe de Laurent Cognet en collaboration avec l’équipe de Laurent Groc, nous avons pu visualiser les paramètres morphologiques et diffusionnels précis de l’espace extracellulaire dans un modèle de synucléinopathie de la maladie de Parkinson », a déclaré Erwan Bezard, PhD, de l’Université de Bordeaux, France. « Cela pourrait être la clé pour comprendre comment les protéines telles que l’alpha-synucléine, pourrait être transférée entre les cellules du cerveau et de la périphérie. De plus, la possibilité d’explorer l’organisation, à l’échelle nanométrique, l’espace extracellulaire ouvrira de nouvelles voies pour mieux comprendre la physiologie cérébrale, à la fois dans un contexte de physiologie saine et pathologique”.

Référence de l’article

Synucleinopathy alters nanoscale organization and diffusion in the brain extracellular space through hyaluronan remodeling

Federico N. Soria^1,2,3, Chiara Paviolo^4,5, Evelyne Doudnikoff^1,2, Marie-Laure Arotcarena^1,2, Antony Lee^4,5, Noémie Danné^4,5,Amit Kumar Mandal^4,5, Philippe Gosset^1,2, Benjamin Dehay^1,2, Laurent Groc^6,7, Laurent Cognet^4,5*, Erwan Bezard^1,2*

¹Université de Bordeaux, Institut des Maladies Neurodégénératives, UMR 5293, 33076 Bordeaux, France.
²Centre National de la Recherche Scientifique, IMN, UMR 5293, 33076 Bordeaux, France.
³Achucarro Basque Center for Neuroscience, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), 48940 Leioa, Spain.
⁴Université de Bordeaux, Laboratoire Photonique Numérique et Nanosciences, UMR 5298, 33400 Talence, France.
⁵Institut d’Optique & Centre National de la Recherche Scientifique, LP2N, UMR 5298, 33400 Talence, France.
⁶Université de Bordeaux, Interdisciplinary Institute for Neuroscience, UMR 5297, 33076 Bordeaux, France.
⁷Centre National de la Recherche Scientifique, IINS, UMR 5297, 33076 Bordeaux, France.

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17328-9

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17328-9