Résumé de l’étude
Comment la lumière infrarouge (photobiomodulation transcrânienne) transforme les protéines du cerveau : une nouvelle piste contre Alzheimer
Cette étude examine l’effet de la photobiomodulation sur la tubuline, une protéine liée aux maladies neurodégénératives.
Les résultats montrent qu’elle modifie la structure de la tubuline en diminuant la teneur en hélices α et en augmentant la teneur en feuillets β, ce qui pourrait réduire la stabilité des microtubules et favoriser leur remodelage, contribuant ainsi potentiellement au traitement de la maladie d’Alzheimer.
En collaboration avec l’Université Polytechnique du Turin (Italie) et d’Alberta (Canada)
La spectroscopie Raman révèle une transition de l’hélice α au feuillet β induite par photobiomodulation dans les tubulines : implications potentielles pour la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies neurodégénératives
De quoi parle cette étude ?
Des chercheurs ont découvert que la lumière proche infrarouge (une lumière invisible à l’œil nu) peut modifier la forme de protéines essentielles dans nos cellules, appelées tubulines. Cette découverte pourrait expliquer pourquoi certains traitements par la lumière semblent aider les patients atteints d’Alzheimer et d’autres maladies du cerveau.
Qu’est-ce que la tubuline et pourquoi est-elle importante ?
La tubuline est une protéine qui forme de minuscules tubes à l’intérieur de toutes nos cellules, appelés microtubules. Imaginez-les comme des échafaudages microscopiques qui donnent leur forme aux cellules et servent d’autoroutes pour transporter des substances importantes.
Dans le cerveau, ces microtubules sont particulièrement importants :
– Ils représentent environ 10% de toutes les protéines du cerveau
– Ils aident les neurones (cellules du cerveau) à se développer et à communiquer
– Ils transportent des nutriments et des signaux dans les longues branches des neurones
– Leur dysfonctionnement est lié à des maladies comme Alzheimer
Qu’est-ce que la Photobiomodulation ?
La photobiomodulation (PBM) est un traitement médical qui utilise des lumières spéciales, généralement dans le spectre infrarouge proche (autour de 810 nanomètres de longueur d’onde). On peut appliquer cette lumière à travers le crâne (transcranien) ou par le nez (intranasal).
Des études récentes ont montré que cette thérapie peut améliorer :
– La mémoire et les capacités cognitives chez les patients atteints de démence
– Le sommeil et l’anxiété
– Les symptômes de la maladie de Parkinson
Fait intéressant : dans certaines études, les patients traités avec la lumière infrarouge ont montré plus d’amélioration que ceux traités avec le médicament standard pour Alzheimer (donépézil).
La découverte principale de cette étude
Les chercheurs ont utilisé une technique appelée spectroscopie Raman pour observer ce qui arrive à la tubuline quand elle est exposée à la lumière infrarouge. Ils ont découvert quelque chose de remarquable :
La structure de la protéine change complètement
Les protéines ont différentes formes selon leur fonction. Les tubulines contiennent normalement beaucoup de structures en « hélice alpha » (comme un ressort en spirale). Après 30 minutes d’exposition à la lumière infrarouge pulsée, ces hélices se transforment majoritairement en « feuillets bêta » (comme des feuilles de papier empilées).
Le changement observé est statistiquement très significatif et représente une transformation majeure de la structure des protéines.
Que signifie ce changement ?
Cette transformation structurelle a plusieurs conséquences importantes :
1. Les microtubules deviennent moins stables
Quand les tubulines changent de forme, les microtubules qu’elles forment deviennent plus fragiles et se démontent plus facilement. Dans une étude précédente, les mêmes chercheurs avaient observé que :
– La vitesse de formation des microtubules diminue
– La quantité finale de microtubules formés est réduite
– Le temps nécessaire pour commencer à former des microtubules augmente
2. Un lien potentiel avec Alzheimer
Dans la maladie d’Alzheimer, un problème majeur est que les microtubules deviennent trop stables. Paradoxalement, cela nuit au fonctionnement du cerveau car :
– Les neurones ont besoin d’un équilibre entre microtubules stables (pour la structure) et dynamiques (pour la plasticité)
– Des microtubules trop rigides empêchent le cerveau de former de nouveaux souvenirs
– Ils bloquent le renouvellement nécessaire des structures cellulaires
L’hypothèse des chercheurs : la lumière infrarouge pourrait aider en déstabilisant les microtubules trop rigides, permettant ainsi leur remplacement par de nouveaux microtubules plus dynamiques. Ce serait comme « rajeunir » le squelette des cellules cérébrales.
Autres bénéfices potentielles de cette découverte
Au-delà d’Alzheimer, cette modification des microtubules pourrait expliquer d’autres effets bénéfiques de la photobiomodulation :
1. Amélioration de l’élimination des déchets
Des microtubules moins rigides permettent aux cellules de mieux contracter et relâcher leurs structures, facilitant :
– Le transport des liquides dans le cerveau
– L’élimination des protéines toxiques (comme les plaques amyloïdes dans Alzheimer)
– Une meilleure circulation des nutriments
2. Meilleure communication entre cellules
La restructuration du cytosquelette peut :
– Améliorer la distribution des neurotransmetteurs (messagers chimiques)
– Restaurer la communication entre neurones, cellules vasculaires et cellules de soutien
– Renforcer l’unité neurovasculaire (l’ensemble fonctionnel crucial du cerveau)
3. Effets complémentaires connus
La photobiomodulation a d’autres mécanismes d’action bien établis :
– Augmentation de la production d’ATP (énergie cellulaire) dans les mitochondries
– Libération d’oxyde nitrique, qui améliore la circulation sanguine
– Ces effets combinés pourraient agir en synergie avec les changements des microtubules
Limites et perspectives futures
Les chercheurs reconnaissent plusieurs limitations importantes :
Questions encore sans réponse :
1. Durée des effets : Combien de temps les changements de structure persistent-ils ? Les protéines peuvent-elles reprendre leur forme initiale ?
2. Traduction clinique : Les effets observés en laboratoire sur des protéines isolées se produisent-ils vraiment dans un cerveau vivant ?
3. Conditions réelles : Dans le cerveau, les tubulines interagissent avec de nombreuses autres protéines (protéines associées aux microtubules). Comment ces interactions modifient-elles les effets observés ?
4. pH et environnement : Le cerveau des patients Alzheimer présente une acidification. Comment cela affecte-t-il les changements induits par la lumière ?
Contexte des maladies neurodégénératives
Le double problème des microtubules dans Alzheimer
La recherche récente a révélé un paradoxe fascinant :
– Trop de stabilité : Dans les premiers stades d’Alzheimer, les microtubules deviennent excessivement stables (plus de tubuline « détyrosinée », signe de vieillissement)
– Conséquences : Cette sur-stabilisation empêche le renouvellement nécessaire et bloque la plasticité synaptique (capacité des connexions entre neurones à se modifier)
– Impact : Déficits de mémoire, réduction du contenu synaptique, perte de la capacité d’apprentissage
L’équilibre nécessaire
Un cerveau sain a besoin :
– De microtubules stables pour maintenir la structure des neurones
– De microtubules dynamiques pour permettre l’adaptation, l’apprentissage et la formation de nouveaux souvenirs
La maladie d’Alzheimer rompt cet équilibre en faveur d’une stabilité excessive.
Autres bénéfices potentielles de cette découverte
Au-delà d’Alzheimer, cette modification des microtubules pourrait expliquer d’autres effets bénéfiques de la photobiomodulation :
1. Amélioration de l’élimination des déchets
Des microtubules moins rigides permettent aux cellules de mieux contracter et relâcher leurs structures, facilitant :
– Le transport des liquides dans le cerveau
– L’élimination des protéines toxiques (comme les plaques amyloïdes dans Alzheimer)
– Une meilleure circulation des nutriments
2. Meilleure communication entre cellules
La restructuration du cytosquelette peut :
– Améliorer la distribution des neurotransmetteurs (messagers chimiques)
– Restaurer la communication entre neurones, cellules vasculaires et cellules de soutien
– Renforcer l’unité neurovasculaire (l’ensemble fonctionnel crucial du cerveau)
3. Effets complémentaires connus
La photobiomodulation a d’autres mécanismes d’action bien établis :
– Augmentation de la production d’ATP (énergie cellulaire) dans les mitochondries
– Libération d’oxyde nitrique, qui améliore la circulation sanguine
– Ces effets combinés pourraient agir en synergie avec les changements des microtubules
En résumé
Cette étude révèle un mécanisme moléculaire potentiel par lequel la photobiomodulation pourrait aider à traiter Alzheimer et d’autres maladies neurodégénératives. En transformant la structure des tubulines avec de la lumière infrarouge, on pourrait « assouplir » des microtubules trop rigides et permettre au cerveau de retrouver l’équilibre dynamique nécessaire à son bon fonctionnement.
C’est une découverte prometteuse, mais qui nécessite encore beaucoup de recherche avant de pouvoir être traduite en traitements optimisés. Les résultats cliniques positifs déjà observés suggèrent néanmoins que nous sommes sur une piste intéressante pour aider les millions de personnes affectées par les maladies neurodégénératives.
Référence :
Di Gregorio E, Staelens M, Hosseinkhah N, Karimpoor M, Liburd J, Lim L, Shankar K, Tuszyński JA. Raman Spectroscopy Reveals Photobiomodulation-Induced α-Helix to β-Sheet Transition in Tubulins: Potential Implications for Alzheimer’s and Other Neurodegenerative Diseases. Nanomaterials (Basel). 2024 Jun 26;14(13):1093.
IMPORTANT : Les études citées sur ce site sont à titre d’information et ne saurait en aucun cas être une indication de traitement pour telle ou telle maladie.
Les études sont des études publiées, souvent en collaboration avec de grandes universités à travers le monde, mais sont souvent des études de petite taille, ou des études pilotes, qui permettent de faire avancer la recherche sur la photobiomodulation cérébrale et intranasale par Vielight.
Les appareils Vielight ne remplacent pas un traitement médical ou un suivi médical avec un spécialiste.
La technologie de photobiomodulation cérébrale intranasale-transcrânienne (itPBM), Vielight Neuro, a démontré son efficacité lors des essais cliniques indépendants pour des pathologies complexes. Inventeur original de la photobiomodulation cérébrale, la société Vielight est un pionnier du secteur avec le plus vaste portefeuille de brevets, allant de la neuromodulation basée sur l’intelligence artificielle à la photobiomodulation cérébrale intranasale-transcrânienne et du nerf vague.
La société collabore avec des chercheurs et des cliniciens de premier plan dans le monde entier et l’équipe principale réunit des neuroscientifiques, des médecins et des ingénieurs en photonique, alliant rigueur scientifique et innovation technique.
La société Cerebro-Stim est un revendeur agrée des produits Vielight en France.