Le neuroscientifique de Berkeley, Yang Dan, aidera à mener un projet ambitieux de 9 millions de dollars explorant comment les circuits du cerveau se dérèglent progressivement chez les patients souffrant de la maladie de Parkinson.
Dan apporte son expertise en tant que scientifique du sommeil acclamée à une équipe internationale de chercheurs qui a récemment obtenu le financement au cours des trois prochaines années par l’initiative Aligning Science Across Parkinson’s (ASAP). Lancée en 2019, l’initiative de financement de la recherche vise à accélérer les découvertes scientifiques et à éclairer la voie vers un remède contre la maladie neurodégénérative débilitante.
Professeur Dan. Crédit image: UC Berkeley
Affectant plus d’un million de personnes aux États-Unis seulement, la maladie de Parkinson produit des symptômes allant des tremblements, de la lenteur et de la raideur aux difficultés cognitives et à la dépression.
«Dans la maladie de Parkinson, ce dont nous entendons parler, ce sont des déficits moteurs, mais il s’avère que les patients atteints de la maladie de Parkinson ont également une tonne de problèmes de sommeil», explique Dan, titulaire de la chaire de chancelier des sciences de la vie Nan Fung de Berkeley en neurosciences. Ces problèmes comprennent l’insomnie, le sommeil fragmenté et la somnolence diurne. En plus d’altérer gravement la qualité de vie des patients, un sommeil perturbé peut en fait accélérer la progression de la maladie.
La maladie de Parkinson se développe lorsque les cellules cérébrales qui fabriquent la dopamine, un neurotransmetteur important pour la coordination des mouvements, cessent de fonctionner ou meurent. La maladie est incurable et les médicaments utilisés pour traiter les symptômes perdent de leur efficacité à mesure que la maladie progresse lentement.
On sait peu de choses sur l’évolution de la maladie. Mais les scientifiques pensent que le dysfonctionnement des mécanismes des circuits cérébraux peut commencer des décennies avant que les patients ne présentent des symptômes extérieurs.
Comprendre ce stade « prodromique » ou initial de la maladie pourrait conduire à des diagnostics plus précoces, à un meilleur traitement des symptômes et même au développement de thérapies modificatrices de la maladie.
Dirigée par D. James Surmeier, professeur et président du département de neurosciences de la Northwestern University, l’étude réunira une équipe multidisciplinaire de scientifiques d’instituts de recherche aux États-Unis et en Suisse.
Surmeier a récemment développé une lignée de souris génétiquement modifiées qui reflètent le développement lent et progressif de la maladie de Parkinson, y compris les troubles du sommeil, observé chez l’homme. Auparavant, les scientifiques n’avaient accès qu’à des modèles de souris qui présentaient des symptômes de la maladie à ses derniers stades.
« Comprendre comment les circuits cérébraux commencent à dysfonctionner, commencent à cesser de fonctionner correctement est essentiel pour pouvoir identifier les personnes atteintes de la maladie et qui se manifesteront cinq ans, 10 ans plus tard », déclare Surmeier. La détection et le traitement précoces de la maladie pourraient améliorer le fonctionnement des interventions existantes ou même conduire à de nouvelles stratégies.
Alors que Dan se concentrera sur l’impact des problèmes de circuit sur le sommeil, les autres chercheurs du projet étudieront comment le dysfonctionnement affecte le mouvement.
Dan a récemment fait une découverte surprenante reliant ces deux déficiences lorsqu’elle a découvert que les neurones contrôlant à la fois le sommeil et le mouvement partagent un hub commun dans le cerveau.
Dans une étude publiée dans la revue Science, Dan et ses collègues ont identifié une population de neurones impliqués dans le sommeil dans la substantia nigra pars reticulata (SNr) – une structure des noyaux gris centraux dans le mésencéphale où se trouvent également les cellules nerveuses responsables du mouvement. Le SNr reçoit des informations de la substantia nigra pars compacta (SNc), qui contient des neurones dopaminergiques responsables de la production et de la sécrétion de dopamine. Lorsque ces neurones dopaminergiques sont perdus, l’activité des neurones SNr est susceptible de devenir anormale.
« On pense beaucoup que la maladie de Parkinson est une maladie des noyaux gris centraux », dit Dan. « Nous sommes en quelque sorte tombés sur cette région motrice et nous avons découvert que certains des neurones sont en fait très importants pour favoriser le sommeil. »
Dan apporte une nouvelle perspective au projet ASAP : elle n’a jamais étudié la maladie de Parkinson auparavant.
L’un des objectifs de l’initiative est de susciter de nouvelles réflexions en soutenant le travail de chercheurs d’horizons divers. « En fait, ils voulaient attirer des gens qui n’étudient pas traditionnellement la maladie de Parkinson pour commencer à l’étudier », explique Dan, qui est également chercheur au Howard Hughes Medical Institute. « Je ferais en quelque sorte l’affaire. »
Dan a sauté sur l’occasion de participer. Elle espère traduire son travail en science fondamentale en une meilleure compréhension et en des thérapies potentielles pour les problèmes de sommeil dont souffrent les patients atteints de la maladie de Parkinson.
« Nous pensons que l’anomalie du SNr joue probablement un rôle énorme dans le déficit de sommeil dans la maladie de Parkinson », a déclaré Dan. « Si nous pouvons déterminer quelle partie du circuit fonctionne mal dans ce modèle murin parkinsonien, nous espérons que cela pourra aider à comprendre pourquoi les patients humains atteints de la maladie de Parkinson ont des problèmes de sommeil et, espérons-le, que cela pourra même guider certaines interventions pouvant améliorer le sommeil. Une fois que vous connaissez le symptôme au niveau neuronal plutôt qu’au niveau comportemental, cela vous donne vraiment une bien meilleure idée de l’intervention qui pourrait fonctionner.
Étant donné que le manque de sommeil est également lié à une grande variété de conséquences néfastes pour la santé, l’identification du dysfonctionnement du circuit qui perturbe le sommeil pourrait même améliorer l’évolution de la maladie. « Si nous pouvions améliorer la qualité du sommeil de manière précoce », émet l’hypothèse de Surmeier, « nous pourrions en fait ralentir la progression vers le parkinsonisme clinique. »
En plus des connaissances de Dan sur les troubles du sommeil, elle est une experte dans l’exploitation de techniques de pointe, notamment l’optique, l’électrophysiologie et l’optogénétique, pour cartographier les circuits complexes du cerveau.
« Yang apporte une perspective très importante et nouvelle à tout cet effort », déclare Surmeier.
La subvention est l’une des 14 bourses totalisant 132 millions de dollars récemment annoncées par l’ASAP. L’une des caractéristiques uniques de l’initiative est l’accent mis sur la collaboration, déclare Randy Schekman, lauréat du prix Nobel, professeur de biologie moléculaire et cellulaire à Berkeley et directeur scientifique de l’ASAP.
« La structure de récompense dans la science académique favorise l’individu », dit Schekman. « Ce n’est pas toujours le meilleur modèle, je pense, en particulier pour un problème vraiment compliqué comme la maladie de Parkinson, qui peut avoir de nombreuses origines différentes et progresser de manière imprévisible. »
La source: UC Berkeley
