Formation de fibrilles amyloïdes avec le sonicateur pour microplaques UIP400MTP

Les fibrilles amyloïdes, tout comme les cristaux, se forment par un processus de nucléation suivi d’une croissance. Cependant, en raison de la barrière d’énergie libre élevée de la nucléation, la formation spontanée de fibrilles amyloïdes ne se produit qu’après une phase de latence prolongée. La sonication s’est imposée comme un outil puissant pour induire la nucléation amyloïde, accélérant ainsi considérablement la formation des fibrilles. Associée à un lecteur de microplaques utilisant la fluorescence de la thioflavine T (ThT), la sonication permet la détection à haut débit de fibrilles amyloïdes dans plusieurs échantillons simultanément.

Formation de fibrilles amyloïdes induite par ultrasons avec le sonicateur pour microplaques UIP400MTP

Avec le sonicateur pour plaques multipuits UIP400MTP, des fibrilles amyloïdes de même qualité peuvent être synthétisées rapidement en grandes quantités à des fins de recherche. Cette approche efficace permet d’étudier l’amyloïdogénicité des protéines. Cette technique facilite une fibrillation amyloïde rapide et reproductible, comme l’a démontré l’exemple de la β2-microglobuline (β2-m), une protéine amyloïdogène associée à l’amylose liée à la dialyse.

Approche expérimentale simple : fibrillation amyloïde induite par ultrasons

Pour induire la formation de fibrilles, une microplaque de 96 puits a été placée au centre du sonicateur pour plaques multipuits UIP400MTP, qui garantit une exposition uniforme aux ultrasons dans tous les puits. Les conditions expérimentales étaient les suivantes :

1. Chaque puits contenait 0,2 ml de solution de β2-microglobuline (0,3 mg/ml, pH 2,5) additionnée de 5 μM de ThT.
2. La plaque a été soumise à des cycles de sonication, par exemple 1 minute de sonication suivie de 9 minutes de pause.
3. Après la sonication, la fluorescence ThT a été mesurée à l’aide d’un lecteur de microplaques.

(cf. So et al., 2011)

Comparaison avec l’agitation conventionnelle

Par rapport aux méthodes d’agitation traditionnelles, la sonication a considérablement réduit la phase de latence de la formation des fibrilles. Dans des conditions classiques d’agitation de microplaques, seul 1 puits sur 10 présentait une fluorescence ThT accrue au bout de 20 heures. En revanche, avec une sonication cyclique (15 minutes de sonication suivies de 5 minutes de repos), une augmentation significative de la fluorescence ThT a été détectée immédiatement après le premier traitement par sonication.

Accélération rapide de la cinétique de fibrillation

Les résultats obtenus par So et al. (2011) ont démontré que la formation spontanée de fibrilles de β2-microglobuline à pH 2,5 peut être accélérée par sonication, passant de plusieurs heures à seulement 10–15 minutes.
Des images de microscopie à force atomique (AFM) ont confirmé que les fibrilles générées par 10 minutes de sonication toutes les 15 minutes étaient morphologiquement indiscernables de celles formées avec 1 minute de sonication toutes les 10 minutes. Cela souligne la reproductibilité et la robustesse de la fibrillation amyloïde induite par ultrasons.

Images AFM de fibrilles amyloïdes produites par 1 min de sonication toutes les 10 min (i), par 10 min de sonication toutes les 15 min (ii) et par la réaction d’ensemencement sans sonication (iii). La barre d’échelle blanche représente 1 μm.
Étude et images : ©So et al., 2011

Fibrillation à pH neutre

Même à pH neutre, la formation de fibrilles a été obtenue après un temps de latence de 1,5 heure, ce qui démontre que la sonication abaisse considérablement la barrière énergétique de la nucléation et de la croissance. Cela conforte en outre l’hypothèse selon laquelle la fibrillation amyloïde est avant tout une réaction physique, largement limitée par la barrière énergétique de nucléation, que la sonication réduit efficacement.

Impact sur la recherche sur les maladies liées aux amyloïdes

La formation simple et fiable de fibrilles amyloïdes à l’aide du sonicateur pour microplaques UIP400MTP a des implications importantes pour la recherche sur la maladie d’Alzheimer (MA) et sur d’autres troubles liés aux amyloïdes, tels que la maladie de Parkinson, le diabète de type II et les amyloses systémiques. Dans la MA, l’agrégation de l’amyloïde-β (Aβ) est une caractéristique pathologique majeure, mais l’étude de sa cinétique de fibrillation reste difficile en raison des longues phases de latence et de la variabilité des méthodes conventionnelles. La formation de fibrilles par sonication accélère la nucléation, garantissant une grande reproductibilité et une variabilité réduite, ce qui est essentiel pour le criblage d’inhibiteurs potentiels et la compréhension des mécanismes amyloïdogènes. En outre, la capacité à haut débit de l’UIP400MTP permet des études à grande échelle sur le mauvais repliement et l’agrégation des protéines, facilitant la découverte d’agents thérapeutiques capables de moduler la formation de fibrilles et potentiellement d’atténuer la progression neurodégénérative.

Cette étude établit la sonication à l’aide du sonicateur pour plaques multipuits UIP400MTP comme une méthode très efficace pour accélérer la formation de fibrilles amyloïdes. Les principaux avantages de cette approche sont les suivants :

• Réduction spectaculaire du temps de latence de la fibrillation.
• Exposition uniforme aux ultrasons dans tous les puits, permettant une formation reproductible de fibrilles.
• Capacité de criblage à haut débit, qui la rend adaptée aux recherches à l’échelle du génome sur l’amyloïdogénicité des protéines.

En associant la sonication à la détection par fluorescence ThT, cette méthode offre une plateforme rapide, évolutive et fiable pour l’étude de la fibrillation amyloïde. Compte tenu de son efficacité et de son potentiel à haut débit, cette approche pourrait faciliter la synthèse aisée de fibrilles amyloïdes pour la recherche biophysique et pharmaceutique, offrant un outil prometteur pour les études liées aux amyloïdes et le criblage de médicaments.