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Une équipe de chercheurs de l’Université de Technologie et de l’Université du Michigan a amélioré une enzyme naturelle qui s’avère prometteuse pour favoriser la repousse du tissu nerveux après une blessure. Leur nouvelle version est plus stable que celle que l’on trouve dans la nature et pourrait conduire à de nouveaux traitements pour inverser les lésions nerveuses causées par des blessures traumatiques ou des accidents vasculaires cérébraux.

Réparer les tissus avec une enzyme améliorée

« L’accident vasculaire cérébral est la première cause d’invalidité au Canada et la troisième cause de décès », déclare Molly Shoichet, auteure principale d’une nouvelle étude. « L’un des principaux défis pour la guérison après ce type de lésion nerveuse est la formation d’une cicatrice gliale ».
Une cicatrice gliale est formée par des cellules et des substances biochimiques qui s’assemblent étroitement autour du nerf endommagé. À court terme, cet environnement protecteur protège les cellules nerveuses contre d’autres lésions, mais à long terme, il peut inhiber la réparation du nerf. Il y a environ deux décennies, des scientifiques ont découvert qu’une enzyme naturelle connue sous le nom de chondroïtinase ABC – produite par une bactérie appelée Proteus vulgaris – peut dégrader sélectivement certaines des biomolécules qui composent la cicatrice gliale.
En modifiant l’environnement autour du nerf endommagé, il a été démontré que la chondroïtinase ABC favorise la repousse des cellules nerveuses. Dans les modèles animaux, elle peut même permettre de retrouver certaines fonctions perdues. Mais elle n’est pas très stable. Les chercheurs l’ont donc remanié et amélioré afin de la rendre plus stable.
« Comme toute protéine, la chondroïtinase ABC est constituée de blocs de construction appelés acides aminés », explique M. Shoichet. « Nous avons utilisé la chimie par ordinateur pour prédire l’effet de l’échange de certains éléments constitutifs contre d’autres, dans le but d’augmenter la stabilité globale tout en maintenant ou en améliorant l’activité de l’enzyme ».

Ils ont utilisé des algorithmes informatiques

« Il y a plus de 1 000 maillons dans la chaîne qui forme cette enzyme, et pour chaque maillon, vous avez le choix entre 20 acides aminés », dit-il. « Il y a trop de choix pour les simuler tous. » Pour réduire l’espace de recherche, l’équipe a appliqué des algorithmes informatiques qui imitent les types de substitutions d’acides aminés que l’on trouve dans les organismes réels. Cette approche – connue sous le nom de « consensus design » – produit des formes mutantes de l’enzyme qui n’existent pas dans la nature, mais qui sont plausibles comme celles qui existent.
Au final, l’équipe a obtenu trois nouvelles formes candidates de l’enzyme qui ont ensuite été produites et testées en laboratoire. Toutes trois étaient plus stables que la forme naturelle, mais une seule, qui comportait 37 substitutions d’acides aminés sur plus de 1 000 maillons de la chaîne, était à la fois plus stable et plus active.
« La chondroïtinase ABC naturelle perd la plupart de son activité en 24 heures, alors que notre enzyme remaniée est active pendant sept jours », explique Marian Hettiaratchi, l’autre coauteure principale de l’article. « C’est une énorme différence. Notre enzyme améliorée devrait dégrader la cicatrice gliale encore plus efficacement que la version naturelle utilisée par d’autres groupes de recherche », explique M. Hettiaratchi.

Tester cette nouvelle enzyme

La prochaine étape consistera à déployer cette enzyme améliorée dans le même type d’expériences où la forme naturelle était précédemment utilisée. Si cela fonctionne, les gens ayant une lésion de la moelle épinière, auront accès à une thérapie efficace et qui n’existe pas actuellement.
Cette recherche a été publiée dans Nature Neuroscience.
Source : University of Toronto
Crédit photo : Pixabay