Au LCSB, la maladie de Parkinson est au cœur de nos travaux de recherche. En mettant à profit les diverses expertises de notre équipe, nous étudions la maladie sous tous les angles afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui entrent en jeu. Nous cherchons à répondre à des questions telles que : est-il possible de classer les patients en plusieurs groupes en se basant sur des caractéristiques cliniques et moléculaires ? Quel est le rôle des mitochondries, les centrales énergétiques des cellules, dans la maladie ? Peut-on trouver des marqueurs biologiques dans le sang ou les urines qui permettraient de diagnostiquer la maladie avant l’apparition des symptômes moteurs ? Est-ce que l’utilisation de culture cellulaire en 3D et personnalisées, issues de cellules de peau de patients, pourrait nous aider à trouver de nouveaux traitements ? Comment améliorer les soins existant ? Peut-on prédire comment la maladie va évoluer au cours du temps chez chaque patient ? Quel est le rôle du microbiote intestinal et des facteurs environnement aux dans l’apparition de la maladie ?

Des maladies telles que Parkinson, Alzheimer ou d’autres troubles neurodégénératifs ne se développent pas en quelques jours, mais lentement, progressivement, passant souvent inaperçues jusqu’à ce que brusquement les symptômes apparaissent. Ce processus peut parfois prendre des années avant d’atteindre le point de non-retour. Nous étudions les causes et les caractéristiques de cette évolution lente suivie par un brusque changement afin de trouver des approches thérapeutiques efficaces. Comprendre ce phénomène permettrait enfin d’agir sur les origines des maladies, au lieu de simplement traiter leurs symptômes.

En terme scientifiques, on appelle ces changements brutaux des « transitions critiques ». Qu’il s’agisse du déclenchement soudain d’une crise d’épilepsie, d’une crise cardiaque ou d’un effondrement du marché financier, les chercheurs observent des mécanismes similaires au début de ces changements catastrophiques. Le niveau d’organisation à l’intérieur d’un système va d’abord augmenter, avant de chuter au moment critique. Au LCSB, nous étudions comment différents systèmes complexes se comportent au cours d’une transition critique afin d’identifier des propriétés communes. Une de nos écoles doctorales est consacrée à ce domaine de recherche : des jeunes chercheurs y étudient les transitions critiques via des approches expérimentales et informatiques. L’objectif est de prédire à quel moment une maladie va se déclencher, et d’identifier des signaux d’alerte précoces afin de pouvoir prévenir son apparition.

La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue. Elle entraîne des symptômes tels que des tremblements, une rigidité et une lenteur générale des mouvements. Avec le temps, une personne atteinte de la maladie de Parkinson peut avoir des difficultés à parler, à avaler ou à dormir. Elle touche environ 1000 personnes au Luxembourg, et 7 à 10 millions dans le monde. Selon toute vraisemblance, ces chiffres vont doubler jusqu’en 2050. On pense que des facteurs tant génétiques qu’environnementaux jouent un rôle central dans le vieillissement accéléré et la dégénérescence des cellules nerveuses productrices de dopamine qui sous-tendent cette maladie. Mais on ne sait pas encore exactement comment ils déclenchent le processus pathologique dans ces cellules.

En 2015, le Fonds national de la recherche (FNR) du Luxembourg a créé le Centre national d’excellence pour la recherche sur la maladie de Parkinson, dans lequel cinq instituts de recherche du Luxembourg combinent leur expertise sur la maladie de Parkinson. Le LCSB joue un rôle clé dans ce programme de recherche collaborative, dirigé par le professeur Rejko Krüger. Plus de 1400 volontaires, atteints ou non de la maladie de Parkinson, y ont déjà participé afin de trouver de nouveaux moyens de diagnostiquer plus tôt et de mieux traiter la maladie. En combinant des informations cliniques et psychologiques, ainsi que des données moléculaires provenant d’échantillons biologiques comme le sang ou l’urine, les chercheurs du LCSB recherchent de nouveaux biomarqueurs permettant de différencier les patients des personnes non atteintes de la maladie de Parkinson.

Au cours de l’évolution des maladies neurodégénératives, l’organisme se modifie souvent lentement et sans qu’on le remarque, jusqu’à ce que – soudainement – les symptômes apparaissent. Ce changement catastrophique est précédé d’une augmentation significative du niveau d’organisation d’un système dans un premier temps, puis d’une chute à un moment critique. Au LCSB, nous étudions les mécanismes communs et les propriétés partagées entre les différents systèmes complexes. En combinant des approches expérimentales et computationnelles, nous voulons prédire le moment où une maladie se déclenchera et déterminer des signaux d’alerte précoce pour la prévenir.

La maladie de Parkinson est caractérisée par la dégénérescence spécifique des neurones dopaminergiques et la présence de corps d’inclusion cytoplasmiques contenant de l’α-synucléine agrégée mal repliée (α-syn) dans les neurones dopaminergiques qui restent. Nous étudierons l’interaction de l’α-syn pathogène en utilisant des lignées cellulaires avec un fond génétique de patient. Des cribles médicamenteux de neurones dopaminergiques spécifiques aux patients sont utilisés pour déterminer les agents modificateurs de la maladie qui sont déclenchés par l’action de l’α-syn pathogène.

Ce projet de recherche LEIR-FNR INTER sera mené conjointement par le LCSB et le groupe de recherche du Professeur Serge Przedborski de l’Université de Columbia. Ce projet de recherche bilatéral bénéficie de l’expertise du laboratoire Przedborski et des modèles cellulaires uniques basés sur les patients α-syn ainsi que de l’expertise en matière de criblage de composés à haut contenu et à haut débit dont dispose le laboratoire Krüger.