Des recherches révèlent que l'un des gènes supprimés liés au syndrome de Williams est responsable de la fonction mitochondriale dans le cerveau

Des recherches révèlent que l’un des gènes supprimés liés au syndrome de Williams est responsable de la fonction mitochondriale dans le cerveau

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Dans une première, des chercheurs de l’Université de Tel Aviv ont découvert que la production et la régulation des organites mitochondriaux dans les cellules nerveuses du cerveau (neurones) sont considérablement altérées par la suppression d’un gène appelé Gtf2i, l’un des 25 gènes supprimés dans le syndrome de Williams.

On sait que cette déficience entraîne une incapacité fonctionnelle des cellules nerveuses et peut être à l’origine de pathologies neurodéveloppementales telles que le syndrome de Williams et d’autres affections associées au gène Gtf2i.

La découverte est le fruit des efforts d’une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Boaz Barak de l’École de neurosciences Sagol et de l’École des sciences psychologiques de l’Université de Tel Aviv et Ariel Nir-Sade, pour qui cette recherche révolutionnaire constitue sa thèse de doctorat.

“Nous avons 100 milliards de cellules nerveuses dans le cerveau qui sont essentielles au maintien de l’activité cérébrale”, explique le professeur Barak. “Pour ce faire, ces cellules ont besoin d’énergie. Cette énergie est produite dans l’organite mitochondrial ; par conséquent, un problème avec la fonction mitochondriale entraînera un problème avec le fonctionnement de la cellule.”

“Aujourd’hui, nous comprenons que les mitochondries sont ‘responsables’ de diverses pathologies neurologiques, depuis les troubles du développement neurologique comme le syndrome d’Angelman et l’autisme jusqu’aux maladies neurodégénératives comme Alzheimer et Parkinson. Ce sont tous des troubles qui impliquent, entre autres, un fonctionnement anormal. des mitochondries. »

Dans le laboratoire du professeur Barak, les chercheurs se concentrent sur un syndrome génétique appelé syndrome de Williams, qui résulte de l’expression défectueuse d’environ 25 gènes. Jusqu’à présent, on ne savait pas exactement pourquoi les cellules nerveuses des personnes atteintes du syndrome étaient endommagées, c’est-à-dire quelle était la corrélation entre l’expression défectueuse de ces gènes et l’altération des fonctions cérébrales qui en résultait.

“Le syndrome de Williams est un syndrome neurogénétique développemental relativement rare”, explique Nir-Sade. “Les individus atteints de cette maladie naissent avec des déficits multisystémiques dès la naissance, des problèmes cognitifs, moteurs et comportementaux, mais leur trait le plus distinctif est peut-être leur difficulté à réguler le comportement social. C’est pourquoi on l’appelle souvent le “syndrome de l’amour” – ces individus ont tendance à faire preuve d’une affection considérable et d’un fort désir d’interaction sociale.

Parmi les 25 gènes qui ne sont pas correctement exprimés chez les individus atteints du syndrome de Williams, les recherches du Pr Barak et Nir-Sade se sont concentrées sur le gène Gtf2i. Ce gène est essentiel pour comprendre le syndrome, car il code pour un facteur de transcription, une protéine responsable de la régulation de nombreux autres gènes et, comme ils l’ont découvert au cours de leurs recherches, de la régulation de l’expression des gènes impliqués dans les mitochondries.

Dans leur quête pour comprendre le rôle de ce gène dans les cellules nerveuses du cerveau, les chercheurs de l’Université de Tel Aviv ont utilisé des techniques de génie génétique pour comparer la structure mitochondriale des cellules nerveuses avec et sans le gène Gtf2i.

Généralement, les mitochondries travaillent ensemble sous la forme d’un réseau, mais en l’absence du gène Gtf2i, le processus de formation du réseau n’est pas correctement régulé. En conséquence, la formation du réseau est altérée, les mitochondries ont du mal à fonctionner et des substances anormales s’accumulent à l’intérieur de la cellule.

“Dans un premier temps, nous avons extrait des cellules nerveuses du cerveau de modèles animaux atteints du syndrome de Williams et les avons cultivées”, explique Nir-Sade. “Nous avons comparé des cultures de cellules nerveuses normales à celles dans lesquelles le gène Gtf2i avait été supprimé par génie génétique. Nous avons examiné chaque cellule individuelle et démontré comment la mitochondrie a des difficultés à se développer et à fonctionner sans ce gène.”

“Dans un deuxième temps, avec l’aide du laboratoire du Dr Asaf Marco de l’Université hébraïque de Jérusalem, nous avons voulu voir si le mécanisme fondamental que nous avions découvert dans des cultures de modèles animaux serait également valable pour les sujets humains. Nous avons examiné le tissu cérébral obtenu à partir de personnes nées avec le syndrome de Williams dont le cerveau a été donné à la recherche scientifique après son décès. »

“Nous avons observé que nos découvertes s’appliquent également au cerveau humain : chez les personnes atteintes du syndrome de Williams, les mitochondries ne se développent pas et ne fonctionnent pas correctement et, par conséquent, des matières toxiques s’accumulent à l’intérieur de la cellule nerveuse, affectant ainsi leur efficacité.”

“Ces résultats revêtent une importance clinique”, ajoute le professeur Barak. “Ils améliorent notre compréhension de ce qui est nécessaire pour améliorer la fonction neuronale dans le cerveau, par exemple améliorer la fonction mitochondriale ou réduire le niveau d’expression des substances qui s’accumulent dans les cellules nerveuses des personnes atteintes du syndrome de Williams. La recherche biomédicale consacre des efforts et des ressources considérables. vers la compréhension des maladies mitochondriales, et des progrès significatifs sont en cours dans ce domaine.

“Il est plausible qu’à l’avenir, un médicament soit développé pour améliorer la fonction mitochondriale dans d’autres maladies, comme la maladie d’Alzheimer, et que, sur la base de nos recherches, ils sachent également comment adapter le médicament au syndrome de Williams, dans le but d’améliorer fonction mitochondriale dans ce contexte spécifique.

L’ouvrage est publié dans la revue Biologie des communications.

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