Une petite molécule naturelle dérivée d’un cyprès peut transporter le fer dans des souris vivantes et des cellules humaines dépourvues de la protéine qui fait normalement le travail, facilitant l’accumulation de fer dans le foie et rétablissant la production d’hémoglobine et de globules rouges, selon une nouvelle étude.
Issue d’une collaboration entre des chercheurs de l’Université de l’Illinois Urbana Champaign, de l’Université du Michigan, d’Ann Arbor et de l’Université de Modène en Italie, l’étude a démontré que la petite molécule hinokitiol pouvait potentiellement fonctionner comme une « prothèse moléculaire » lorsque le fer- la protéine de transport de la ferroportine est manquante ou défectueuse, offrant une voie de traitement potentielle pour la maladie de la ferroportine et certains types d’anémie.
« Il s’agit d’une démonstration vraiment frappante dans un modèle animal entier qu’une imitation imparfaite d’une protéine manquante peut rétablir la physiologie, agissant comme une prothèse à l’échelle moléculaire », a déclaré le co-directeur de l’étude, le Dr Martin D. Burke, professeur de chimie. à l’Illinois et membre du Carle Illinois College of Medicine, ainsi que médecin. « Les implications sont vraiment assez larges par rapport à d’autres maladies causées par la perte de la fonction protéique. »
La ferroportine est une protéine qui forme un canal pour transporter le fer dans et hors des cellules. La carence en ferroportine peut être due à une mutation génétique ou causée par une inflammation ou une infection. Les patients sans protéine ont une accumulation excessive de fer dans le foie, la rate et la moelle osseuse, en particulier dans un type de cellule appelé macrophage. Les macrophages du foie mâchent les vieux globules rouges et transportent le fer qu’ils contiennent pour le recycler en nouveaux globules rouges. Cependant, sans ferroportine, le fer s’accumule à l’intérieur des cellules et ne peut pas être recyclé, a déclaré Burke.
Retirer le sang du corps, comme on le fait habituellement pour d’autres maladies causées par l’accumulation de fer, n’est pas un traitement efficace, car l’accumulation est localisée et les niveaux de fer dans le sang sont en fait faibles, a déclaré le co-auteur de l’étude, le Dr Antonello Pietrangelo, professeur. de médecine à Modène. Pietrangelo a été le premier à identifier la maladie génétique de la ferroportine chez les patients comme distincte d’une forme plus bien documentée de surcharge en fer qui provoque une accumulation de fer dans le sérum sanguin.
Le groupe de Burke dans l’Illinois a détaillé la capacité de l’hinokitiol à faire passer le fer à travers les membranes cellulaires et à corriger l’anémie chez le poisson zèbre en 2017, l’établissant comme un candidat potentiel pour une application thérapeutique. Dans la nouvelle étude, publiée dans la revue PNASles chercheurs ont étudié l’action de l’hinokitiol chez des souris vivantes dépourvues du gène de la ferroportine, ainsi que dans les macrophages de patients atteints de la maladie de la ferroportine.
Le groupe de recherche du professeur du Michigan Young-Ah Seo, qui étudie les troubles génétiques du fer et du manganèse, a fourni la preuve de concept que l’hinokitiol pourrait améliorer l’anémie chez la souris.
« Nous avons vu que les souris traitées avec l’hinokitiol réduisaient l’accumulation de fer dans le foie et amélioraient la production d’hémoglobine et de globules rouges », a déclaré Seo, professeur de biochimie nutritionnelle et co-auteur principal de l’étude. « Ces résultats suggèrent que l’hinokitiol pourrait délivrer du fer du foie aux globules rouges et ainsi améliorer l’hémoglobine chez la souris. »
Les chercheurs ont noté que bien que la distribution du fer soit toujours inférieure à la normale chez les souris traitées avec de l’hinokitiol, les niveaux d’hémoglobine et de globules rouges ont été améliorés pour atteindre la normale. Cela indique que la petite molécule, bien qu’elle ne remplace pas parfaitement la ferroportine, pourrait traiter efficacement l’anémie, a déclaré Stella Ekaputri, étudiante diplômée de l’Illinois et première auteure de l’étude.
« Dans les organismes sains, il y a un seuil de fonctionnalité. Notre objectif est de donner un petit coup de pouce pour que le seuil soit atteint », a déclaré Ekaputri. « Même si notre petite molécule n’est pas parfaite, l’homéostasie est récupérée pour l’hémoglobine. Un petit coup de pouce suffit pour surmonter les goulots d’étranglement créés par la carence en ferroportine. »
Les chercheurs ont creusé plus profondément pour comprendre les mécanismes de la façon dont l’hinokitiol a renforcé le transport du fer et la production d’hémoglobine chez la souris. Ils ont découvert que l’hinokitiol se liait au fer dans les macrophages où il s’était accumulé et transportait le fer hors des cellules. Ensuite, l’hinokitiol a transféré le fer à une autre protéine, la transferrine, qui a réinséré le fer dans le cycle normal de production d’hémoglobine, ont découvert les chercheurs.
Les chercheurs ont vérifié que l’hinokitiol fonctionnait de la même manière dans les cellules humaines en étudiant son action dans les macrophages hépatiques de patients humains atteints de la maladie de la ferroportine.
« En utilisant les macrophages de nos patients, nous avons pu montrer que l’hinokitiol peut éliminer très efficacement le » fer libre « ainsi que les réserves de fer des macrophages de patients présentant différentes mutations », a déclaré Pietrangelo. « Ceci, combiné aux données chez la souris qui montrent que l’hinokitiol est également efficace in vivo, ouvre une toute nouvelle voie pour le traitement de ce trouble. »
Stella Ekaputri et al, Une petite molécule redistribue le fer chez les souris déficientes en ferroportine et les macrophages primaires dérivés du patient, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2121400119
Fourni par l’Université de l’Illinois Urbana Champaign