travail de biochimie sur la parkinson

1. Année académique 2013 – 2014
Site de Fleurus
La maladie de Parkinson
Présenté par
Masquillier Guillaume
Azaizaoui Salima
Deuxième année
Bachelier – Technologue de laboratoire médical
Section Biologie Médicale

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Table des matières :
1. Introduction…………………………………………………………………………….3
2. La communication neuronale…………………………………………………………..4
3. La dopamine...............................................................................................................….5
4. Synthèse de la dopamine………………………………………………………..……6-7
5. La maladie de parkinson…………………………………………………………….….8
5.1 Symptômes…………………………………………………………………….……9
6. Un prion serait-il la cause de la maladie Parkinson ?......................................................9
6.1 Qu’est-ce que l’alpha-synucléine………………………………………………10-11
7. La guérison est-elle possible ?.......................................................................................11
7.1. Traitements………………………………………………………………………..11
7.1.1 La L-Dopa……………………………………………………………………11
7.1.2 Les antagonistes dopaminergiques…………………………………………..11
7.1.3 Les inhibiteurs des monoamines oxydases…………………………………..12
7.1.4 Inhibiteurs de la catéchol-O-méthyltransférase (COMT)……………………12
8. Nouvelles approches thérapeutiques……………………………………………………12
8.1 Thérapie génique……………………………………………………………... 12
8.2 Greffes neuronales……………………………...……………………………..12
8.3 La caféine……………………………………………………………………...12
8.4 Stimulation neuronale………………………………………………………....13
8.5 Duodopa……………………………………………………………………….13
8.6 Facteurs de croissance………………………………………………………....13
8.7 Thérapie immunologique……………………………………………………...13
9. Conclusion……………………………………………………………………….……..14
10.Bibliographie…………………………………………………………………………..15

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1) Introduction :
La Maladie de Parkinson est une affection neurodégénérative considérée comme l’une des plus répandues et qui doit son nom à James Parkinson. Ce médecin Londonien l’a décrite en 1817 dans un court mémoire appeler « An essay on the shaking palsy » (essai sur la paralysie agitante) comme étant une pathologie à multiples manifestations cliniques : tremblement de repos, démarche accélérée, attitude en flexion, dysarthrie et dysphasie, insomnie et constipation sévère. Ensuite Wilson en 1940 puis Lang en 1991 ont défini les caractéristiques et les premières observations anatomopathologiques de la maladie.
On estime que 6,3 millions de personnes sont atteintes par cette maladie dans le monde, elle se manifeste généralement après 60 ans mais une personne sur 10 est diagnostiquée avant l’âge de 50 ans. N’importe qui peut être touchée par celle-ci, mais se sont le plus souvent des personnes âgées. Avec le vieillissement démographique, les chiffres augmenteront surement durant les prochaines années.
Les causes sont encore mal connues ; forme sporadique ou génétique, plusieurs facteurs comme l’hérédité ou l’environnement entreraient en jeu. Beaucoup de zones d’ombres sont donc à éclaircir et il n’y a à l’heure actuelle aucunes preuves scientifiques qui puisse guérir cette affection, cependant des traitements existent pour améliorer la qualité de vie.
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2) La communication neuronale :
Les neurones sont des cellules amitotiques qui constituent le système nerveux. La communication neuronale repose sur le transfert d’impulsions électriques que l’on appelle potentiel d’action, d’un neurone appelé pré-synaptique vers un neurone post-synaptique qui va recevoir l’information. L’élément clé pour ce transfert d’information s’appelle la synapse. Cette synapse va transmettre l’information à un neurone postsynaptique en libérant des messagers chimiques que l’on appelle neurotransmetteurs et qui vont se fixer sur le récepteur de ce neurone et en modifié son activité.
http://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_lyc/eva_bac/es-bac2004/images/synapse.gif
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3) La dopamine : La dopamine est un neurotransmetteur. Elle joue un rôle au niveau du mouvement, de la mémoire, du comportement et de la cognition, de l’attention, de l’inhibition de production de prolactine, du sommeil, de l’humeur et de l’apprentissage. Elle est libérée dans différentes structures cérébrales mais principalement au niveau des ganglions de la base. Ces ganglions sont des noyaux qui sont situé dans chacune des hémisphères du cerveau.
http://python.sm.u-bordeaux2.fr/ter/2011/sc/combe-dupuy/GGB.jpg
Les neurones dopaminergiques se trouvent au niveau de la substance noire et se projettent dans le striatum, l’ensemble forme « la voie ou le système nigrostrié ».
Les neurones jouant un rôle dans le système de la récompense se situent dans l’aire tegmentale ventrale (dans le mésencéphale) et se projettent dans le cortex frontal (ce système s’appelle « la voie mesocorticolimbique »).
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http://mikeclaffey.com/psyc2/notes-cog-motivation-emotion.html
(NB : nous pouvons voir le système nigrostrié en VERT et le système mesocorticolimbique (système de la récompense) en ROUGE)
4) Synthèse de la dopamine :
La synthèse de la dopamine à lieu principalement dans les neurones dopaminergique :
I. La phénylalanine (venant de notre alimentation ; légumes, fruits, viandes, oeufs,…) est transformée en tyrosine grâce à une phénylalanine hydroxylase.
II. La tyrosine une fois formée réagit avec une tyrosine hydroxylase pour former de la L- DOPA.
III. La L-DOPA va ensuite réagir avec une L-DOPA décarboxylase pour former de la dopamine.
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La synthèse de la dopamine est régulée par les monoamines oxydase (la MAO-A et la MAO-B). Ces enzymes protègent le système nerveux, elles détectent la quantité d’amine (tel que la phénylalanine). Si celle-ci est présente en grande concentration, la quantité de dopamine risque d’augmenter causant par exemple des troubles de l’humeur. Si la concentration en amine augmente, les MAO peuvent inhiber temporairement le neurotransmetteur pour éviter qu’une grande quantité de dopamine soit sécrétée (nous reparlerons de ces enzymes dans la partie « traitement » de ce travail).
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5) La maladie de Parkinson :
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative acquise par la perte de neurones dopaminergiques situés dans la substance noire. C’est la disparition de ces neurones qui entraine la maladie. La présence de corps de Lewy observés dans cette substance noire est la signature de la maladie de Parkinson, ce sont des agrégats anormaux de protéines qui se forment à l’intérieur même des cellules nerveuses. Ces protéines sont les seules marqueurs anatomopathologiques qui permettent de dire qu’un patient souffre effectivement de Parkinson. Cependant, les chercheurs ne savent toujours pas aujourd’hui, si ces corps de Lewy sont un mécanisme protecteur sur des neurones qui subissent un stress ou une attaque et donc sont dus à un symptôme de compensation et d’une réaction de l’organisme pour essayer de se préserver ou alors si c’est un mécanisme pathologique qui va conduire à la mort du neurone à terme.
La disparition des neurones dopaminergiques entraine un disfonctionnement dans le réseau des ganglions de la base. Ce système est formé d’un ensemble de cellules nerveuses interconnectées. L’une des fonctions de ces ganglions est de sélectionner et de contrôler les mouvements. Quand la substance noire est altérée par la perte des neurones dopaminergiques, c’est d’abord la maitrise du mouvement de l’individu qui est affecté. Ces ganglions sont impliqués, avec le cortex et le thalamus, dans une boucle fonctionnelle qui permet de réguler différentes fonctions tels que les fonctions cognitives, les fonctions motrices, et les fonctions associatives. Le fonctionnement des ganglions de la base repose donc sur le fonctionnement électrique des neurones. Le réseau de ces ganglions contrôle le mouvement volontaire et l’information motrice est véhiculée le long de ce réseau, ce qui va permettre la sélection d’une action motrice, et l’exécution de celle-ci. Dans la maladie de Parkinson, la dégénérescence des neurones dopaminergiques, fera que ce réseau fonctionnera de manière anormale : le manque de dopamine bloque la communication entre les neurones, la transmission de l’influx ne se fait pas de manière optimum, ce qui ne permet plus la sélection de l’action, cela entrainera l’apparition de symptôme tel que le tremblement.
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 5.1) Symptômes :
Les personnes atteintes de parkinson (également appelée « parkinsonien ») peuvent présenter les symptômes suivants :
- des tremblements touchant les bras et les jambes au repos
- une rigidité des membres
- une position courbée
- une diminution de la voix
- une salivation importante
- des difficultés a débuté un mouvement des membres
- des troubles de l’équilibre
- des difficultés à se mouvoir
- présence de corps de Lewy
Comme nous pouvons le constater les critères pour d’identification de cette maladie se bases principalement sur des critères « visuel ».
6) Un prion serait-il la cause de la maladie de Parkinson ?
D’après une étude réalisée en 2013 par le CNRS d’enzymologie et de biochimie structurale, la maladie de Parkinson serait causée par l’agrégation d’une protéine, l’alpha- synucléine, au niveau des neurones. Cette alpha-synucléine est présente au niveau des corps de Lewy. Cette protéine est normalement présente chez des sujets sains mais lorsque celle-ci subit une mutation, elle induit les symptômes de la Parkinson.
Pour en venir à cette conclusion, les scientifiques ont injecté des pictogrammes d’alpha- synucléine (venant de sujet humain atteint de Parkinson) à des animaux (souris et singes), après quelques mois (4 mois pour les souris et 9 pour les singes), les animaux ont développés une dégénérescence des neurones dopaminergiques (caractéristique d’une maladie de Parkinson). Au cours des mois suivant, la maladie s’est propagée et les protéines « normales » des animaux ont commencées, elles aussi, à s’agréger.
Cependant aucune étude n’a été réalisée sur des humains, mais il s’avère que dans certains cas où la maladie de parkinson est héréditaire, on peut observer une mutation du gène codant pour l’alpha-synucléine, celle-ci serait donc bel et bien la cause de la maladie de Parkinson.
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 6.1) Qu’est-ce que l’alpha-synucléine ?
L’alpha-synucléine est une protéine présente dans le système nerveux centrale au niveau des terminaisons pré-synaptiques, elle joue principalement un rôle dans la libération de la dopamine.
L’alpha-synucléine régule la libération de dopamine car celle-ci active la tyrosine hydroxylase (permettant de transformer la tyrosine en L-DOPA), or dans la maladie de parkinson, l’alpha- synucléine a subit une mutation, au lieu d’être sous forme linéaire la protéine forme des feuillets beta.
http://www.youscribe.com/catalogue/tous/sante-et-bien-etre/medecine/parkinson-la-piste-de-la-maladie-a-prion-2381248
La protéine ne sait donc plus activer la tyrosine hydroxylase ce qui engendre une diminution de dopamine, et les alpha-synucléines formées vont s’agglutiner pour former des corps de Lewy.
L’alpha-synucléine « normale » se compose de 140 acides aminés.
10 20 30 40 50
MDVFMKGLSK AKEGVVAAAE KTKQGVAEAA GKTKEGVLYV GSKTKEGVVH
60 70 80 90 100
GVATVAEKTK EQVTNVGGAV VTGVTAVAQK TVEGAGSIAA ATGFVKKDQL
110 120 130 140
GKNEEGAPQE GILEDMPVDP DNEAYEMPSE EGYQDYEPEA
L’alpha-synucléine retrouvée chez les patients atteints de Parkinson présente deux mutations, une au niveau du trentième acide aminé (l’alanine devient une proline) et une autre au niveau du cinquante troisième (l’alanine devient de la thréonine).
10 20 30 40 50
MDVFMKGLSK AKEGVVAAAE KTKQGVAEAP GKTKEGVLYV GSKTKEGVVH
60 70 80 90 100
GVTTVAEKTK EQVTNVGGAV VTGVTAVAQK TVEGAGSIAA ATGFVKKDQL
110 120 130 140
GKNEEGAPQE GILEDMPVDP DNEAYEMPSE EGYQDYEPEA
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Dans un but de rapidité et de meilleur lisibilité, les acides aminés ont été remplacés par des lettres ;
Acide aminé
Abréviation
Abréviation « lettre »
Acide aminé
Abréviation
Abréviation « lettre »
Acide glutamique
Glu
E
Leucine
Leu
L
Acide aspartique
Asp
D
Lysine
Lys
K
Alanine
Ala
A
Méthionine
Met
M
Arginine
Arg
R
Phénylalanine
Phe
F
Asparagine
Asn
N
Proline
Pro
P
Cystéine
Cys
C
Sérine
Ser
S
Glutamine
Gln
Q
Thréonine
Thr
T
Glycine
Gly
G
Tryptophane
Trp
W
Histidine
His
H
Tyrosine
Tyr
Y
isoleucine
Ile
I
valine
Val
V
7) La guérison est-elle possible ?
A l’heure actuelle, des traitements existent pour améliorer les conditions de vie des patients atteints de Parkinson. Cependant, ces traitements doivent être pris tout au long de la vie et présentent des effets secondaires très gênant. On ne peut donc pas encore guérir de cette maladie.
 7.1) Les traitements :
 7.1.1) La L-DOPA ;
Comme la dopamine ne pénètre pas dans le cerveau, on utilise son précurseur : la L-dopa (pouvant être prise par voie orale). Celle-ci y pénètre par transport actif et est transformée en dopamine dans le cerveau. Elle vient donc combler le manque de dopamine et permet au patient de réduire sa rigidité musculaire et de mieux contrôler ces mouvements. Par contre, ce médicament provoque des effets secondaires tels que des mouvements involontaires et des états de fatigue. Ce médicament est le plus efficace et le plus souvent prescrit à l’heure actuelle.
 7.1.2) Les antagonistes dopaminergiques : pramipexole, pergolide,.. :
Ces substances « imitent » l’action de la dopamine. Aucun traitement n’est débuté par ces antagonistes car ils entrainent de rares mais sérieux effets secondaires qui nécessitent des contrôles cardiaques réguliers.
Une recherche récente (voir annexe 1) sur les effets de ces antagonistes démontre qu’il n’y pas d’effet sur les fonctions cognitives.
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 7.1.3) Inhibiteurs des monoamines oxydase (MAO) :
Ils ont pour but de prolonger l’action de la dopamine dans le cerveau. Ils peuvent aussi provoquer des effets secondaires. Ils ont peu d’impact sur les symptômes de Parkinson mais ils ont un effet temporisateur sur la maladie.
 7.1.4) Inhibiteurs de la catéchol-O-méthyltransférase (COMT) :
Ces médicaments prolongent et renforcent l’action de la l-dopa. Ils sont efficace que lorsqu’ils sont administrés en même temps que la l-dopa. L’administration seule des COMPT est inutile.
8) Nouvelles approches thérapeutiques :
 8.1) Thérapie génique : Cette thérapie consiste à introduire des gènes thérapeutiques de trois enzymes c’est-à-dire la AADC (décarboxylase des acides aminés aromatiques), la TH (tyrosine hydroxylase) et la CH1 (GTP-cyclohydrolase1) dans des cellules ciblées (striatum) au moyen d’un vecteur viral rendu non pathogène comme les lentivirus. Ils ont comme particularité de pouvoir pénétrer dans le noyau de la cellule et d’y introduire leurs matériels génétiques (transgénèse). Ces cellules ciblées vont être reprogrammées et pourront fabriquer et secréter de la dopamine. Les résultats montrent que le traitement peut être efficace mais qu’il peut engendrer des effets indésirables (dyskinésie) à cause de la quantité importante de dopamine produite. Les recherches futures porteront sur l’amélioration de l’efficacité du vecteur viral.  8.2) Greffe neuronale : Une autre approche thérapeutique consiste à greffer des neurones embryonnaires dopaminergiques au niveau du striatum (cellules cibles). Ces travaux ont montré que les greffons survivent longtemps au sein du striatum, réinnervent le striatum, libèrent la dopamine et améliorent certains comportements moteurs. Néanmoins, le greffon ne rétablit pas les réseaux endommagés et ne fait que restaurer partiellement les niveaux de dopamine. Cette thérapie entraine également des effets indésirables comme des mouvements involontaires. Il n’y a pas de résultat convainquant. Si l’on était sur de l’efficacité de ce traitement, on pourrait également l’appliquer à d’autre maladie neurodégénérative.  8.3) La cafeine : Cette étude a eu pour but d’évaluer l’effet de la caféine sur la somnolence de personnes atteintes de Parkinson. Les résultats ont montré qu’il n’y avait pas d’effet sur la somnolence mais qu’il y avait par contre une amélioration au niveau des symptômes moteurs comme la raideur et la lenteur des mouvements.La caféine bloquerait un récepteur spécifique du cerveau (adénosine A2A) qui serait impliqué dans le fonctionnement des neurones d’un individu atteint de Parkinson. Plusieurs médicaments sont en cours de développement. 12

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 8.4) Stimulation cérébrale : Depuis plusieurs années la stimulation cérébrale est utilisée pour traiter la maladie de Parkinson à un stade avancé. Une étude récente a évalué l’effet de la neurostimulation sur la qualité de vie de patients opérés de façon plus précoce. Cette intervention neurochirurgicale consiste à implanter de fines électrodes dans une zone profonde du cerveau impliqué dans les mouvements (noyau sous-thalamique). Ces électrodes sont reliées à un boitier implanté sous la peau sous la clavicule. Cette technique pourrait améliorer la qualité de vie de patients Parkinsoniens qui répondent bien aux médicaments.  8.5) Duodopa : Traitement qui consiste à infuser de la Levodopa en gel à l’aide d’une pompe externe relié à un tube implanté dans l’intestin à travers la peau. Il permet une stimulation continue en dopamine et un meilleur contrôle des symptômes moteurs parkinsoniens.  8.6) Facteurs de croissance : Injection de facteurs de croissance pour protéger les cellules neuronales restantes. 8.7) Thérapie immunologique : Cette étude est basée sur un vaccin ciblé contre une protéine impliquée dans le déclenchement et la progression de la maladie : l’alpha-synucleine comme vu précédemment. Le vaccin doit inciter le système immunitaire à produire des anticorps dirigés contre cette protéine mais sans déclencher une réaction inflammatoire du cerveau.
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9) Conclusion :
Parkinson est une maladie neurodégénérative touchant hommes et femmes, le plus souvent à partir d’un certain âge, entraine un grand nombre de troubles moteurs et psychologiques (anxiété, manque de motivation, dépression). Elle n’est ni contagieuse, ni infectieuse, et peut se présenter sous forme sporadique dans certains cas.
Cette affection est due à une déficience de dopamine au niveau des neurones qui empêche le mauvais transfert de l’influx nerveux de neurones en neurones. Des études ont également montré qu’une autre molécule serait impliquée. Il s’agit d’une protéine portant le nom d’alpha- synucleine jouant un rôle dans la libération de la dopamine.
Malgré les progrès du à la découverte de la Lévodopa, et à la stimulation cérébrale profonde, il n’y à a l’heure actuelle aucun traitement qui permet de soigner définitivement cette maladie. Les causes restant encore inconnues, toutes les thérapies visent à améliorer la qualité de vie des patients et donc traiter les symptômes moteurs.
Cette maladie avance cachée, c’est pour cela qu’elle est difficile à étudier. La recherche est mondiale et d’autres thérapies sont en cours de développement tels que les thérapies cellulaires, géniques, et immunologiques.
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10) Bibliographie :
 Sites internet :
- http://www.societechimiquedefrance.fr/produit-du-jour/l-dopa-et-dopamine.html
- http://sante.lefigaro.fr/sante/seniors/maladie-parkinson/quest-ce-que-cest
- http://www.parkinsonquebec.ca/__fr/la-maladie-de-parkinson/recevoir-un-diagnostic.php
- http://www.cen-neurologie.fr/2eme- cycle/Maladies%20et%20grands%20syndromes/Maladie%20de%20Parkinson/index.phtml
- http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3275.htm
- http://www.fasebj.org/content/18/6/617.full
- http://www.nature.com/nrn/journal/v4/n9/fig_tab/nrn1199_F2.html
- http://www.inserm.fr/actualites/rubriques/actualites-recherche/maladie-de-parkinson-le- coupable-est-demasque
- http://www.youscribe.com/catalogue/tous/sante-et-bien-etre/medecine/parkinson-la-piste- de-la-maladie-a-prion-2381248
- http://www.saintluc.be/actualites/newsletters/064/index.php
 Livres :
- Prescott-Harley-Klein. Microbiologie. De Boeck Université, 2003.
- Brooker. Le corps humain. De Boeck Université, 1996.
- William J. Marshall. Biochimie médicale. Clinical Chemistry, 2004.
- Hennen Georges . Biochimie 1er cycle. Dunod, 2001.
- D.Purves,G.J Augustine, D.Fitzpatrick, W.C.hall, A.S Lamantia, J.O Mcnarmara, L.E White. Neuroscience. De Boeck. 2011
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