Le présent protocole décrit une méthode d’administration intranasale d’agrégats de α-synucléine. Cette méthode permet de mieux comprendre la propagation de la α-synucléine de la muqueuse olfactive au bulbe olfactif dans la maladie de Parkinson.
Article de méthode
Le présent protocole décrit une méthode d’administration intranasale d’agrégats de α-synucléine. Cette méthode permet de mieux comprendre la propagation de la α-synucléine de la muqueuse olfactive au bulbe olfactif dans la maladie de Parkinson.
La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la présence de corps de Lewy, qui sont des agrégats de α-synucléine (α-Syn). Récemment, il a été proposé que la maladie se développe et progresse par la propagation de type prion d’agrégats α-Syn à partir du bulbe olfactif (OB) ou du noyau dorsal du nerf vague. Bien que l’origine des agrégats α-Syn dans l’OB reste incertaine, leur propagation à partir de la muqueuse olfactive a été récemment suggérée. Nous avons précédemment montré que l’administration intranasale d’agrégats α-Syn dans un modèle murin induisait une pathologie α-Syn dans l’OB de souris. Dans cette étude, nous présentons une méthode d’administration intranasale d’agrégats α-Syn qui a induit la pathologie α-Syn dans l’OB de souris. L’administration intranasale d’agrégats α-Syn est une méthode très simple et directe, et nous pensons qu’elle sera un outil utile dans la recherche pour élucider l’origine de la pathologie α-Syn dans l’OB et la voie de propagation de α-Syn à travers le système olfactif.
La maladie de Parkinson (MP), qui se caractérise par des symptômes moteurs tels que la bradykinésie, les tremblements au repos et la rigidité musculaire, est la deuxième maladie neurodégénérative la plus courante. La MP présente également des symptômes non moteurs, notamment un dysfonctionnement olfactif, des troubles cognitifs, une dépression, des hallucinations, une constipation et une hypotension orthostatique. Ses caractéristiques pathologiques sont la mort cellulaire dopaminergique dans la substance noire et la présence d’agrégats de α-synucléine (α-Syn), appelés corps de Lewy2.
Il convient de noter que α-Syn est une protéine de 140 acides aminés qui existe sous la forme d’un monomère soluble (ou tétramère) dans des conditions normales. Cependant, dans des conditions anormales, le monomère soluble est converti en agrégats insolubles de haut poids moléculaire, y compris des oligomères et des fibrilles. La transition de α-Syn en oligomères et en fibrilles serait impliquée dans la toxicité cellulaire3.
Des études récentes ont suggéré la propagation de type prion des agrégats α-Syn entre les neurones. Sur la base de nombreux examens post-mortem, Braak et al. ont proposé en 2003 l’hypothèse selon laquelle la pathologie à corps de Lewy se propage progressivement dans le cerveau de manière quelque peu stéréotypée (hypothèse de Braak)4,5. En 2008, l’examen post-mortem de patients atteints de la MP ayant reçu une greffe de mésencéphale fœtal a révélé des corps de Lewy dans les neurones dopaminergiques dérivés de tissus fœtaux 6,7. Ces études ont suggéré que les agrégats α-Syn pourraient se propager du cerveau malade aux greffons, soutenant ainsi l’hypothèse de Braak.
À la suite de ces observations, des expériences impliquant des cultures neuronales primaires et l’injection intracérébrale d’agrégats α-Syn chez la souris ont reproduit la propagation d’agrégats semblables à des corps de Lewy, fournissant des preuves supplémentaires de la propagation de α-Syn d’une manière semblable à celle des prions 8,9.
Braak et al. ont montré que la pathologie à corps de Lewy dans la MP commence dans le bulbe olfactif (OB) et/ou le noyau dorsal du nerf vague (dmX)4. Sur la base de l’hypothèse de Braak, plusieurs études ont rapporté l’administration d’agrégats α-Syn ou d’extraits de corps de Lewy à partir de cerveaux MP dans l’OB et le tractus gastro-intestinal d’animaux de laboratoire 10,11,12. En 2018, une étude a démontré que l’administration d’agrégats α-Syn dans l’OB de souris de type sauvage induisait la propagation de la pathologie α-Syn le long de la voie olfactive, entraînant un dysfonctionnement olfactif13. Nous avons précédemment inoculé des agrégats α-Syn dans l’OB de souris transgéniques α-Syn et avons constaté que cela entraînait une atrophie de l’hippocampe et des troubles de la mémoire14.
En 2022, nous avons inoculé des agrégats de α-Syn dans l’OB de ouistitis, un petit primate non humain ; cela a entraîné la propagation de la pathologie α-Syn le long de la voie olfactive, une atrophie OB et une hypométabolisation généralisée du glucose cérébral10.
Cependant, si la propagation des agrégats α-Syn se produit à partir de l’OB, une question cruciale se pose : par quel mécanisme les agrégats α-Syn apparaissent-ils initialement ? Saito et al. ont précédemment signalé la présence de corps de Lewy dans la muqueuse nasale15. La présence d’agrégats α-Syn a été détectée dans la muqueuse nasale de patients atteints de MP et d’atrophie multisystématisée (AMS) à l’aide d’une analyse de conversion induite par le tremblement en temps réel (RT-QUIC)16. Notamment, l’analyse d’échantillons de muqueuse nasale de patients atteints de troubles du comportement en sommeil (TCSP), qui est considéré comme un stade prodromique de la MP, a révélé une augmentation des niveaux de α-Syn17. Cette étude a suggéré que la pathologie α-Syn pourrait exister dans la muqueuse nasale même à partir de la phase prodromique de la MP.
Bien que ces résultats suggèrent une voie potentielle de la muqueuse nasale à l’OB, il existe peu de preuves expérimentales à l’appui de ce scénario. Pour combler cette lacune, nous avons administré des agrégats de α-Syn dans la cavité nasale de souris et étudié la propagation de la pathologie α-Syn de la muqueuse nasale à l’OB. Notre approche expérimentale a démontré qu’une administration intranasale à dose unique d’agrégats de α-Syn chez des souris de type sauvage induisait une pathologie α-Syn dans l’OB, fournissant des preuves expérimentales de la voie de propagation de la muqueuse nasale à l’OB.
Des souris mâles C57BL/6J âgées de 2 mois ont été utilisées pour cette étude. Toutes les procédures expérimentales ont été effectuées conformément aux directives nationales. Le Comité de recherche animale de l’Université de Kyoto a accordé l’approbation éthique et l’autorisation pour cette étude (MedKyo 23 544).
1. Administration intranasale de fibrilles préformées α-Syn
2. Préparation de l’échantillon
3. Coloration immunohistochimique de l’OB
La figure 3 montre plusieurs exemples d’agrégats α-Syn dans l’OB. Dans la présente étude, nous avons administré des agrégats de α-Syn dans la narine unilatérale. Les deux cavités nasales sont séparées par la cloison nasale, et chaque OB projette les neurones sensoriels olfactifs dans chaque cavité nasale séparément. Par conséquent, le OB du côté controlatéral peut être utilisé comme contrôle.
La pathologie P-α-Syn n’a pas été observée dans le bloc obstétrique du côté traité après 1 et 3 mois (Figure 3A, B). Des agrégats p-α-Syn de type neurite de Lewy ont été observés dans les glomérules du côté traité après 6 et 12 mois. (Figure 3C, D, F, G). Ces agrégats n’ont pas été observés dans le OB du côté du témoin (figure 3E).
Nous pouvons estimer la pathologie α-Syn en comptant les agrégats α-Syn ou en examinant la taille, etc., en utilisant ImageJ (Table of Materials). Par exemple, nous avons précédemment compté et rapporté le nombre d’agrégats α-Syn dans ce modèle20. Dans l’OB du côté traité, les agrégats de type neurite de Lewy dans l’OB ont augmenté de manière significative sur 12 mois (ANOVA à un facteur, suivie du test de Dunnett, p < 0,01 ; Figure 3H). Dans l’OB du côté du contrôle, il y a peu d’agrégats α-Syn.
Une étude antérieure a montré que les PFF injectés dans le cerveau de la souris étaient dégradés en une semaine, et que le α-Syn endogène de souris était converti en agrégats α-Syn19. Dans la présente étude, l’augmentation de la pathologie α-Syn au fil du temps indique que le α-Syn endogène de souris a été converti en agrégats α-Syn par l’administration intranasale à dose unique de PFF. Ces résultats ont indiqué que la pathologie α-Syn pouvait se propager de la muqueuse olfactive à l’OB.

Figure 1 : Méthode d’administration de la cavité nasale de la souris. (A) La souris est positionnée en position couchée avec la tête légèrement inclinée vers le bas. (B) Les narines de la souris sont indiquées par des pointes de flèches jaunes. (C, D) La solution de fibrille α-Syn est déposée dans la narine de la souris (C, flèche rouge) et rapidement inhalée (D, flèche rouge). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Aperçu des étapes pour obtenir les bulbes olfactifs intacts. (A) À l’aide de ciseaux, inciser l’os crânien sagittairement et latéralement (ligne pointillée jaune). (B) Retirez complètement l’os crânien sur les bulbes olfactifs (OB). (C) Retournez la tête et retirez soigneusement le cerveau. Sectionner les nerfs cérébraux. (D) Coupez les nerfs olfactifs attachés à l’os crânien. (E) L’ensemble du cerveau avec les OB intacts. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Agrégats P-α-Syn dans les glomérules du bulbe olfactif. (A-G) Immunohistochimie du P-α-Syn (EP1536Y) du côté traité 1, 3, 6 et 12 mois (1 m, 3 m, 6 m et 12 m, respectivement) après l’administration intranasale et (E) du côté témoin 12 mois après l’administration intranasale. (C, D) Des agrégats α-Syn filiformes filiformes en forme de neurite de Lewy apparaissent autour des glomérules. (F, G) Les images agrandies sont des images à fort grossissement de p-α-Syn de type neurite de Lewy 6 et 12 mois après l’administration intranasale. (H) La quantité de dépôt de p-α-Syn de type neurite de Lewy dans l’OB du côté traité et du côté témoin (n = 4-5). Les graphiques montrent la moyenne ± MEB. ANOVA à un facteur suivie d’un test de Dunnett ; **<0,01. Ce chiffre a été modifié par rapport au rapport précédent20. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Dans une étude précédente, l’administration d’agrégats α-Syn dans la cavité nasale des macaques a induit la mort des cellules dopaminergiques et le dépôt de fer dans la substance noire, bien que les agrégats α-Syn n’aient pas été observés21. L’administration quotidienne d’agrégats A53T α-Syn humains dans la cavité nasale de souris transgéniques α-Syn promotrices de prions (souris M83) pendant 28 jours a été signalée pour induire une pathologie α-Syn dans le cerveau et des symptômes moteurs chez les souris 19,22. Dans la présente étude, nous avons démontré qu’une administration à dose unique de α-Syn s’agrège dans la cavité nasale de souris de type sauvage induit une pathologie α-Syn dans l’OB. Cette méthode simple pourrait être considérée comme précieuse pour étudier la propagation de α-Syn de la muqueuse nasale à l’OB.
Une sonication suffisante des fibrilles α-Syn dans cette méthode est cruciale, car des rapports précédents ont montré que la petite taille des agrégats fragmentés de α-Syn est la plus efficace pour déclencher la pathologie α-Syn23,24. Une sonication insuffisante des fibrilles α-Syn entraînera une faible propagation vers le OB. Comme différents sonicateurs ont une puissance de sonication variable, l’optimisation de ce processus est nécessaire. La posture couchée de la souris lorsque la solution α-Syn est administrée dans les narines de la souris est également cruciale. Si la tête de la souris est surélevée, la solution α-Syn s’écoulera dans les poumons et l’œsophage. Une posture inappropriée peut entraîner une mort inattendue ou une propagation insuffisante de α-Syn.
Dans la présente étude, i.p. a utilisé une combinaison d’agents anesthésiques MMB pour l’anesthésie. Il a été rapporté que l’anesthésie combinée MMB fournissait une bonne sédation et une bonne analgésie, et que son effet pouvait être rapidement inversé par l’atipamézole23. Étant donné que l’anesthésie par inhalation nécessite de couvrir les narines avec un masque pour maintenir l’anesthésie, il est plus difficile d’administrer la solution α-Syn par voie intranasale. De plus, le modèle de roténone a été largement étudié et constitue un modèle très utile25. Cependant, il s’agit d’un modèle induit par un médicament et peut avoir des mécanismes pathologiques différents de ceux de la maladie de Parkinson idiopathique (iPD)25. Comme ce modèle a induit la propagation de α-Syn, nous pensons qu’il est plus proche de l’iPD.
Notre étude a également suggéré que les agrégats exogènes de α-Syn pourraient se transmettre par la muqueuse nasale. Par conséquent, lorsque les chercheurs mènent des expériences avec des agrégats α-Syn, des précautions doivent être prises pour éviter l’inhalation d’agrégats α-Syn. Par exemple, des aérosols α-Syn pourraient être générés pendant l’étape de sonication. Nous recommandons l’utilisation d’un sonicateur de type scellé ou la sonication dans une enceinte de sécurité. De plus, les souris peuvent éternuer, générant potentiellement des aérosols α-Syn. Pour atténuer ce risque, toutes les opérations doivent être effectuées dans une enceinte de sécurité. De plus, les chercheurs doivent utiliser des équipements de protection individuelle tels que des gants jetables, des masques et des lunettes de sécurité pour prévenir l’exposition à α-Syn. Après toutes les procédures, les chercheurs doivent essuyer un banc avec des détergents commerciaux si la surface est contaminée par α-Syn. Des rapports précédents ont montré que les détergents commerciaux et les SDS détachaient les agrégats des surfaces contaminées26,27.
Dans cette étude, des coupes de paraffine ont été utilisées pour évaluer la pathologie α-Syn dans l’OB, car la petite structure de l’OB est mieux préservée dans les coupes de paraffine par rapport à celle des coupes congelées. Cette étude a montré que la pathologie α-Syn était induite dans l’OB ; cependant, la pathologie α-Syn observée était légère et limitée et était principalement représentée par des agrégats filiformes connus sous le nom de neurites de Lewy dans les glomérules.
Il convient de noter que des changements comportementaux apparents chez les souris expérimentales n’ont pas été observés dans la présente étude. La pathologie α-Syn induite par cette méthode peut être insuffisante pour induire des modifications du phénotype comportemental. Des investigations plus approfondies sont nécessaires pour élucider les conditions spécifiques conduisant à une pathologie grave et à des changements de comportement. À l’avenir, si nous pouvions établir un moyen plus efficace de propagation de la muqueuse nasale à l’OB, cette méthode simple fournirait une autre façon d’évaluer la propagation de α-Syn sans technique chirurgicale.
De plus, nous avons utilisé l’OB du côté controlatéral chez les souris traitées comme contrôle. Cependant, une propagation rétrograde du noyau olfactif antérieur ou du cortex piriforme vers l’OB controlatéral pourrait se produire dans un suivi à plus long terme. Dans ce cas, des souris non traitées ont été utilisées comme témoin.
Bien que cette méthode simple fournisse des informations précieuses sur la propagation de α-Syn de la muqueuse nasale à l’OB, d’autres études sont nécessaires pour comprendre de manière exhaustive les mécanismes sous-jacents à la MP.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Toutes les expériences ont été soutenues par Rie Hikawa. Nous remercions Yasuko Matsuzawa pour la paperasse. Cette étude a été financée par JSPS KAKENHI (M.S., No. JP19K23779, JP20K16493 et JP20H00663).
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Microscope à fluorescence tout-en-un BZ-X710 | KEYENCE | N/A | Microscope tout-en-un |
| Ampicilline Sel de sodium | Nacalai tesque | 02739-32 | |
| Bioruptor II | Sonicbio | BR2006A | Sonicbio Sonicator à bain d’eau. |
| Butorphanol tartrate | Meiji Seika Pharma | WAK-52850 | |
| Tube en cellulose | MISUMI | UC20-32-100 | |
| DeepWellMaximizer | TAITEC | MBR-022UP | Shaker |
| DynaCompetent Cells Zip BL21(DE3) | BioDynamics Laboratory Inc. | DS255 | Cellule compétente |
| Entellan | Sigma-Aldrich | 107961 | Milieu de montage rapide pour la microscopie |
| Graefe Pince extra fine incurvée dentelée | FST | 11152-10 ; | forceps |
| Ciseaux fins durcis | FST | 14090-09 | ciseaux |
| Histofine Souris à coloration simple MAX-PO (R) | Nichirei Bioscience | 414341 | Immuno-peroxydase universelle Polymère, anti-Lapin |
| ImageJ ver 1.52p | NA | NA | https://imagej.net/ |
| innova4200 | New Brunswick | scientific 9105085 | Agitateur d’incubateur |
| Isopropyl-&beta ;- D-thiogalactopyranoside | Nacalai tesque | 19742-94 | |
| LB bouillon, Lennox | Nacalai tesque | 20066-24 | |
| Leica EG 1150 H | Leica | 14 0388 86 108 | Centre modulaire d’enrobage de tissus |
| Leica TP 1020 | Leica | 14 0422 85108 | Processeur automatique de tissus ; |
| Medetomidine | Fuji Film | 135-17473 | |
| Microm HM325 Microtome rotatif | Thermo Scientific | 902100 | |
| Midazolam | Maruishi Seiyaku | 4987-211-76210-0 | |
| Nouvelle hématoxyline Type G | Muto | 65-9197-38 | Solution d’hématoxyline |
| Aiguille ailée normale pour veine type D, 25G | TERUMO | NN2332R | 25G Aiguille |
| Optima TLX Ultracentrifugeuse | Beckman Couler | 8043-30-1197 | Ultracentrifugeuse |
| P10 pipette | Gilson | FA10002P | |
| Paraffine | Leica | 39601095 | |
| paraformaldéhyde | Nacalai tesque | 30525-89-4 | |
| Peroxidase Stain DAB Kit | Nacalai tesque | 25985-50 | |
| Pirece BCA Protein Assay Kits | Thermo Scientific | 23225 | Dosage BCA |
| pRK172 | Addgene | #134504 | Plasmide |
| Q-Sepharose Fast Flow. ; | cytiva | 17051001 | Résine échangeuse d’ions |