La maladie d’Alzheimer se caractérise par deux types de lésions cérébrales : les plaques amyloïdes et les dégénérescences neurofibrillaires. Le peptide bêta amyloïde (Aβ), naturellement présent dans le cerveau, s’accumule au cours des années sous l’influence de facteurs génétiques et environnementaux, jusqu’à former des plaques amyloïdes. Cette accumulation est toxique pour les cellules nerveuses : elle provoque une désorganisation de la structure des neurones, ainsi qu’une dégénérescence dite "neurofibrillaire" (agrégats anormaux de la protéine tau) qui entrainera à son tour la mort des cellules.
Dans cette étude, l’équipe de Pierre Lafaye, responsable de la plate-forme d’ingénierie des anticorps (CITECH1) à l’Institut Pasteur, en collaboration avec les unités de Chimie des biomolécules et de Neurobiologie intégrative des systèmes cholinergiques de l’Institut Pasteur et du CNRS, a mis au point deux nouveaux types d’anticorps qui sont capables de détecter les cibles extracellulaires (les plaques amyloïdes) et intracellulaires (les enchevêtrements neurofibrillaires) caractéristiques de la maladie d’Alzheimer. Pour cela, ils se sont intéressés aux camélidés, aux lamas plus précisément, pour leurs anticorps de petite taille qui les rend faciles à utiliser. Ici, c’est la région variable de l’anticorps, appelée VHH ou nanobodiesTM, qui est employée pour reconnaitre spécifiquement les marqueurs de la maladie.
Ces anticorps ont la rare capacité de passer au travers de la barrière hémato-encéphalique qui protège habituellement le cerveau des attaques microbiennes mais qui empêche aussi la diffusion des potentielles molécules thérapeutiques jusqu’au cerveau.
Ce projet de recherche collaboratif mené conjointement par les chercheurs de l'Institut Pasteur, de l’Inserm, du CNRS, du CEA, des universités Pierre et Marie Curie et Paris Descartes et du groupe Roche a permis la mise au point d'anticorps anti-Aβ et anti-protéine tau détectant spécifiquement les plaques amyloïdes et les enchevêtrements neurofibrillaires. Ces anticorps ont ensuite été testés in vitro sur des tissus cérébraux de patients atteints de la maladie d’Alzheimer.
Les anticorps ont ensuite été testés in vivo chez deux modèles de souris ayant chacun une des deux atteintes caractéristiques de la maladie d’Alzheimer. Ces anticorps, modifiés pour porter un fluorochrome vert, sont injectés par voie intraveineuse, passent la barrière hémato-encéphalique, et vont se fixer sur les deux cibles qu’on cherche à identifier : les plaques amyloïdes et les enchevêtrements neurofibrillaires. Les signes de la maladie sont ainsi rendus visibles dans le cerveau observé par microscopie biphotonique. A l’heure actuelle, les chercheurs impliqués dans cette collaboration travaillent au développement d’une technique d’imagerie par IRM pour observer les lésions. Celle-ci pourrait être applicable à terme chez l’homme.
« Le fait de pouvoir proposer un diagnostic précoce pourrait permettre de tester des traitements avant l’apparition des symptômes, ce qui n’était pas possible jusqu’à présent. » s’enthousiasme Pierre Lafaye. Ces anticorps VHH pourraient être couplés à des molécules thérapeutiques, afin que celles-ci soient délivrées de manière ciblée dans le cerveau.
Des brevets ont été déposés pour ces anticorps VHH et leur utilisation basée sur leurs capacités à passer la barrière hémato-encéphalique et à se fixer aux plaques amyloïdes et aux protéines tau.
Ces travaux ont reçu des soutiens financiers de l’Institut Roche, la Fondation France Alzheimer et la Fondation Georges Pompidou.
L’anticorps VHH spécifique des plaques, marqué avec un fluorochrome vert, est injecté chez la souris. Le VHH emprunte les vaisseaux sanguins, puis il marque les plaques dans le cerveau. Photo réalisée en microscopie biphotonique. © Institut Pasteur
[1] CITECH : Centre d'innovation et recherche technologique de l'Institut Pasteur.