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Maciej J. Stawikowski, Ph.D., auteur principal et professeur adjoint de chimie et de biochimie au Charles E. Schmidt College of Science de la FAU.
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Crédit : Université de Floride Atlantique
La recherche de solutions à la maladie d’Alzheimer et à d’autres troubles neurodégénératifs reste l’un des objectifs les plus urgents de la recherche sur le cerveau. Selon Maciej J. Stawikowski, Ph.D., professeur adjoint de chimie et de biochimie à la Florida Atlantic University (FAU), la clé réside peut-être dans la compréhension de la manière dont le cholestérol et les autres lipides se déplacent à travers les cellules et de leur impact sur leur communication.
“Il est bien connu que les lipides sont liés à la maladie d’Alzheimer”, explique Stawikowski, membre du Stiles-Nicholson Brain Institute de la FAU. « Un déséquilibre lipidique peut conduire à la formation de plaques amyloïdes – de gros amas de protéines qui perturbent la fonction cellulaire, caractéristique de la maladie d’Alzheimer. »
Son équipe, dont Qi Zhang, Ph.D., professeur agrégé au Département de chimie et de biochimie de la FAU, s’est concentrée sur le développement d’outils avancés pour explorer la relation entre les lipides et la fonction cellulaire.
Le cholestérol est un composant essentiel des membranes cellulaires, permettant la production d’hormones, la stabilité et la signalisation membranaires. Cependant, des perturbations dans le mouvement du cholestérol entre les compartiments cellulaires pourraient jouer un rôle dans la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies neurodégénératives. Pour étudier ce phénomène, Stawikowski et son équipe ont conçu des sondes fluorescentes de cholestérol (CND) destinées à suivre le cholestérol au sein des membranes cellulaires.
Une nouvelle étude, publiée dans Rapports scientifiquesdémontre comment les sondes CND peuvent aider à visualiser le cholestérol dans les cellules vivantes. En combinant simulations informatiques et imagerie de cellules vivantes, les chercheurs ont mis en lumière la manière dont différentes conceptions de sondes influencent le comportement des sondes de cholestérol.
Ces sondes innovantes pourraient approfondir notre compréhension de la manière dont les déséquilibres du cholestérol contribuent à la maladie d’Alzheimer et à d’autres troubles neurodégénératifs. En comprenant le rôle du cholestérol dans la formation des plaques amyloïdes et la signalisation cellulaire, les chercheurs pourraient développer des médicaments pour moduler l’activité des lipides, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux traitements ou stratégies préventives.
“Grâce à ces sondes, nous pouvons désormais visualiser le mouvement et la distribution du cholestérol dans les cellules vivantes avec un niveau de détail sans précédent”, explique Stawikowski, auteur principal de l’étude.
-Les sondes CND sont conçues à l’aide d’un échafaudage 1,8-naphtalimide (ND), connu pour ses propriétés fluorescentes uniques, notamment les grands déplacements de Stokes et sa sensibilité aux changements environnementaux. Ce concept innovant permet une personnalisation modulaire, donnant aux chercheurs la possibilité d’ajuster les sondes avec différents groupes polyfonctionnels et liaisons pour répondre à des exigences expérimentales spécifiques. Les résultats montrent que la modification des groupes fonctionnels ou des liaisons pourrait améliorer la sensibilité et la capacité de ciblage des sondes.
Ces sondes sont classées en trois types distincts. Les sondes neutres ont tendance à s’agréger facilement, mais leur absorption par les cellules est limitée. En revanche, les sondes chargées présentent une solubilité améliorée et une meilleure interaction avec les membranes cellulaires. Les sondes contenant des groupes hydroxyle renforcent davantage les liaisons hydrogène et les interactions lipidiques, ce qui les rend particulièrement efficaces pour étudier le comportement des membranes.
De plus, certaines variantes de sondes CND sont sensibles au pH, ce qui permet aux chercheurs de suivre le mouvement du cholestérol dans les organelles présentant différents niveaux d’acidité, tels que les lysosomes et les gouttelettes lipidiques. Comparés aux sondes de cholestérol traditionnelles, ces outils offrent de meilleures propriétés fluorescentes et une surveillance plus précise de la dynamique du cholestérol, fournissant ainsi des informations plus approfondies sur les processus cellulaires.
“Le cholestérol est essentiel au fonctionnement du cerveau, mais sa dérégulation pourrait être un facteur clé dans la progression de la maladie”, explique Stawikowski. “Nos nouveaux outils donnent un aperçu de l’impact du cholestérol sur les processus cellulaires et pourraient aider à identifier des cibles thérapeutiques pour des maladies comme la maladie d’Alzheimer.” »
Les sondes fluorescentes de cholestérol de l’équipe de recherche offrent des applications au-delà de la maladie d’Alzheimer, avec des utilisations potentielles en biologie membranaire, en dynamique des lipides et en administration de médicaments. En combinant des techniques expérimentales et des simulations informatiques, l’équipe FAU a jeté les bases du développement de meilleures sondes fluorescentes de cholestérol pouvant être utilisées pour étudier un large éventail de troubles liés aux lipides.
Ces sondes sont des outils polyvalents qui peuvent être adaptés à divers besoins de recherche, marquant une avancée majeure dans la compréhension du rôle du cholestérol dans la santé et la maladie cellulaire.
– FAU –
À propos de l’Université Florida Atlantic :
Créée en 1961, la Florida Atlantic University a ouvert ses portes en 1964 en tant que cinquième université publique de Floride. Aujourd’hui, il accueille plus de 30 000 étudiants du premier cycle et des cycles supérieurs sur six campus le long de la côte sud-est de la Floride. Ces dernières années, l’université a doublé ses dépenses en recherche et a surpassé ses pairs en termes de réussite étudiante. Grâce à la coexistence de l’accès et de l’excellence, FAU incarne un modèle innovant dans lequel les écarts de réussite traditionnels disparaissent. Désignée comme institution au service des Hispaniques, elle est classée parmi les meilleures universités publiques par US News & World Report et mène une activité de recherche élevée selon la Fondation Carnegie pour l’avancement de l’enseignement.
La recherche sur le cholestérol et ses implications dans des maladies complexes telles que la maladie d’Alzheimer constitue un cadre intéressant pour envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques. Bien que les liens entre lipides et santé cérébrale soient établis, l’exploration des outils de visualisation développés par les chercheurs de la FAU pourrait ouvrir de nouveaux horizons. À l’avenir, cette approche pourrait non seulement aider à cibler le cholestérol dans les maladies neurodégénératives, mais également ouvrir la voie à d’autres pathologies et remettre en question notre compréhension actuelle de l’interaction entre les lipides et les processus cellulaires.
Bon à savoir : La recherche sur le cholestérol et ses effets sur la santé est un domaine en pleine expansion, avec des implications potentiellement révolutionnaires dans le développement de traitements pour diverses maladies, notamment neurodégénératives.
