Des vers qui se tortillent suggèrent un lien entre la vitamine B12 et la maladie d’Alzheimer

En résolvant le mystère, Tanis et son équipe ont fourni de nouveaux indices sur l’impact potentiel de l’alimentation sur la maladie d’Alzheimer, la redoutable maladie dégénérative du cerveau qui touche plus de 6 millions d’Américains.

Il y a quelques années, Tanis et son équipe ont commencé à étudier les facteurs affectant l’apparition et la progression de la maladie d’Alzheimer. Ils faisaient des recherches génétiques avec C. elegansun minuscule ver du sol qui fait l’objet de nombreuses études.

L’expression de la bêta-amyloïde, une protéine toxique impliquée dans la maladie d’Alzheimer, paralyse les vers dans les 36 heures après avoir atteint l’âge adulte. Alors que les vers dans une boîte de Pétri du laboratoire de Tanis étaient rendus complètement immobiles, les vers du même âge dans la boîte de Pétri adjacente avaient toujours leur mouvement, documenté comme des “courbures du corps”, par les scientifiques.

“C’était une observation que Kirsten Kervin, étudiante à la maîtrise, a faite”, a déclaré Tanis, professeur adjoint au Département des sciences biologiques de l’UD. “Elle a répété l’expérience encore et encore, avec les mêmes résultats.”

Après des années de recherche, l’équipe a finalement trouvé une différence importante, a déclaré Tanis. Alors que tous les vers ont été cultivés avec un régime d’E. coli, il s’avère qu’une souche d’E. coli avait des niveaux plus élevés de vitamine B12 que l’autre. Bien que les travaux de Tanis se concentrent à l’époque sur les facteurs génétiques, elle réoriente ses recherches pour examiner cette vitamine et son rôle protecteur.

Apprendre des vers

C. elegans est un nématode, un ver mince et transparent d’environ un millimètre de long seulement, qui vit dans le sol, où il se nourrit de bactéries. Depuis les années 1970, ce ver est considéré comme un organisme modèle, objet de nombreuses études car c’est un système beaucoup plus simple que nous les humains pour étudier la biologie cellulaire et les maladies.

“En tant qu’êtres humains, nous avons une immense diversité génétique et des régimes si complexes qu’il est vraiment difficile de déchiffrer comment un facteur alimentaire affecte l’apparition et la progression de la maladie d’Alzheimer”, a déclaré Tanis. “C’est là que les vers sont incroyables. Les vers que nous utilisons ont tous exactement le même patrimoine génétique, ils réagissent à la bêta-amyloïde comme le font les humains, et nous pouvons contrôler exactement ce qu’ils mangent, de sorte que nous pouvons vraiment nous pencher sur les mécanismes moléculaires à l’œuvre. .”

Dans le cerveau des humains atteints de la maladie d’Alzheimer, l’accumulation de bêta-amyloïde au fil des ans provoque des effets toxiques dans les cellules, entraînant une réduction de l’énergie, une fragmentation des mitochondries – les centrales électriques des cellules et un stress oxydatif dû à un excès de radicaux libres. La même chose se produit dans C. elegans, dit Tanis, mais en quelques heures. La bêta-amyloïde provoque la paralysie des vers.

“La lecture est en noir ou blanc – les vers bougent ou ne bougent pas”, a déclaré Tanis. “Lorsque nous avons donné de la vitamine B12 aux vers qui manquaient de vitamine B12, la paralysie s’est produite beaucoup plus lentement, ce qui nous a immédiatement indiqué que la B12 était bénéfique. Les vers avec B12 avaient également des niveaux d’énergie plus élevés et un stress oxydatif plus faible dans leurs cellules.”

L’équipe a déterminé que la vitamine B12 dépend d’une enzyme spécifique appelée méthionine synthase pour fonctionner. Sans la présence de cette enzyme, B12 n’a aucun effet, a déclaré Tanis. De plus, l’ajout de la vitamine au régime n’a fonctionné que si les animaux étaient déficients en vitamine B12. Donner plus de B12 aux animaux avec des niveaux sains ne les aide en aucune façon. L’équipe a également montré que la vitamine B12 n’avait aucun effet sur les niveaux de bêta-amyloïde dans les vers.

Puissance de l’équipe Tanis

Tanis remercie ses élèves pour leur travail acharné et leurs contributions. Le premier auteur de l’article de recherche, Andy Lam, poursuit un double diplôme à l’UD – un doctorat en sciences biologiques et une maîtrise en administration des affaires. Il a passé des années à travailler sur les protocoles de laboratoire essentiels à l’étude. Il a mené des dizaines et des dizaines d’expériences et documenté des observations pendant la nuit à de nombreuses reprises.

Un objectif futur est d’automatiser ces expériences à l’aide d’un système à haut débit au centre de bio-imagerie de l’UD couplé à une analyse d’apprentissage en profondeur pour détecter si les vers se déplacent ou non. Cela permettrait à l’équipe d’examiner plus rapidement les interactions entre l’alimentation et la génétique.

“Nous avons essentiellement identifié cette voie moléculaire et nous cherchons à voir ce qu’elle active d’autre”, a déclaré Tanis. “La vitamine B12 peut-elle protéger de multiples maladies neurodégénératives telles que la SLA et la maladie de Parkinson ? Nous étudions la question.”

Alors que Kirsten Kervin est diplômée de l’UD avec sa maîtrise et est maintenant chercheuse scientifique à WuXi AppTec à Philadelphie, c’est son observation astucieuse sur C. elegans qui a lancé le projet.

“Cette observation initiale a ouvert un monde entièrement différent”, a déclaré Tanis, “qui est en quelque sorte l’histoire de ma carrière de chercheur ici à l’UD. Je suis venu ici en pensant que j’étudierais une chose, mais maintenant j’en étudie une autre. n’a pas été simple, mais cela a ouvert un tout nouveau domaine de recherche que nous poursuivons.”

Ce “nous” travaillant sur ce projet comprend maintenant deux étudiants diplômés, un associé de recherche postdoctoral, trois étudiants de premier cycle et des collaborations avec le Centre de bio-imagerie et plusieurs laboratoires UD.

“À l’heure actuelle, il n’existe aucun traitement efficace pour la maladie d’Alzheimer”, a déclaré Tanis. “Il y a certains facteurs que vous ne pouvez pas changer – vous ne pouvez pas changer le fait que vous vieillissez, et vous ne pouvez pas changer une prédisposition génétique à la maladie d’Alzheimer. Mais une chose que vous pouvez contrôler est ce que vous mangez. Si les gens pouvaient changer leur alimentation pour affecter l’apparition de la maladie, ce serait fantastique. C’est quelque chose que mon laboratoire est ravi de continuer à explorer.

Le travail a été soutenu par des subventions de la Fondation de recherche de l’Université du Delaware et du programme INBRE du Delaware financé par les NIH, où Tanis était un chercheur pilote, et une subvention supplémentaire pour la maladie d’Alzheimer financée par les NIH.