Stocker l'énergie défectueuse : comment le cerveau vieillissant reste efficace
De nouvelles perspectives pour un vieillissement cérébral sain
Annonces
Dans une étude récente publiée dans Cell Systems, une équipe de recherche internationale dirigée par le Dr Dennis de Bakker du Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI) à Iéna et le professeur Robert W. Williams du University of Tennessee Health Science Center, Memphis, États-Unis, a étudié comment les astrocytes, des cellules de soutien spécialisées dans le cerveau, subissent des changements au cours du vieillissement. Ces cellules entourent les cellules nerveuses, leur fournissent des nutriments, régulent leur environnement et jouent un rôle clé dans le métabolisme énergétique du cerveau.
Dans le cerveau vieillissant des souris, le glycogène s'accumule dans les astrocytes (cellules de soutien) de l'hippocampe. Ces accumulations se produisent à une fréquence variable et sont contrôlées génétiquement, mais elles n'affectent pas les performances d'apprentissage et de mémoire.
FLI / Kerstin Wagner; generated with ChatGPT
Les astrocytes agissent également comme une réserve d'énergie, car ils peuvent stocker de l'énergie sous forme de glycogène, une réserve de sucre rapidement disponible qui peut être rapidement libérée en cas de besoin, par exemple lorsque les cellules nerveuses sont particulièrement actives. En règle générale, le glycogène est une molécule à laquelle s'ajoutent plusieurs chaînes moléculaires, également appelées branches, ce qui est important pour sa fonction. Toutefois, avec l'âge, on observe de plus en plus souvent du glycogène insuffisamment ramifié, qui est plus difficile à décomposer et qui est stocké sous forme d'amas appelés corps polyglucosaniques (CPG). Ces structures inhabituelles peuvent être présentes dans tout le cerveau, mais elles sont plus nombreuses dans l'hippocampe, une région du cerveau particulièrement importante pour l'apprentissage et la mémoire.
Les cellules cérébrales vieillissantes subissent des changements dans le stockage de l'énergie
Les chercheurs ont pu montrer que chez les souris âgées, le glycogène insuffisamment ramifié s'accumule particulièrement dans les astrocytes de l'hippocampe. Toutefois, cette accumulation ne se produit pas de manière uniforme, mais plutôt dans des structures inhabituellement agglutinées appelées PGB. La fréquence de ces structures varie en fonction du bagage génétique des souris.
"Nous avons constaté que certains animaux formaient un nombre particulièrement élevé de ces agrégats de glycogène en vieillissant, alors que d'autres n'en avaient pratiquement pas", explique le Dr de Bakker, chef du groupe de recherche au FLI. Les différences génétiques suffisent à multiplier cet effet.
Le stockage du glycogène dysfonctionnel est modulé par un locus sur le chromosome 1
En comparant de nombreuses lignées de souris génétiquement définies, les chercheurs ont obtenu un résultat clair : une section spécifique du génome a une influence significative sur la manière dont le stockage de l'énergie dans les astrocytes change avec l'âge. Le locus du gène agit comme un interrupteur qui détermine le degré de charge en PGB. Il est intéressant de noter que ce ne sont pas les cellules nerveuses elles-mêmes qui sont affectées, mais seulement leur environnement de soutien. Les astrocytes sont essentiels au métabolisme du cerveau, et les changements qu'ils subissent ont souvent été interprétés comme un signal d'alarme.
"Pendant longtemps, on a supposé que de telles accumulations dans le cerveau étaient le signe d'une perte fonctionnelle ou d'une maladie débutante", explique le professeur Williams, codirecteur de l'étude. "Cependant, les résultats de notre recherche montrent que ce n'est pas nécessairement le cas".
Aucune conséquence mesurable sur la mémoire et les fonctions cognitives
Le résultat le plus surprenant de l'étude est peut-être que même des agrégats de glycogène très prononcés n'ont pas eu d'impact mesurable sur la fonction cognitive des animaux, s'accordent à dire les coauteurs Alicia Gómez-Pascual et Dow M. Glikman. Dans une série de tests comportementaux portant sur la mémoire, la capacité d'apprentissage et l'orientation spatiale, les souris présentant de nombreux agrégats ont obtenu des résultats comparables à ceux des animaux ne présentant pas d'agrégats de glycogène. Cela suggère que les changements cellulaires observés peuvent faire partie d'un processus de vieillissement normal, génétiquement contrôlé, et ne sont pas nécessairement pathologiques.
"Le vieillissement est synonyme de changement, mais tout changement dans la vieillesse n'est pas automatiquement dangereux", explique le Dr de Bakker. "Nos données montrent que le cerveau est étonnamment robuste et résistant à certains changements biochimiques.
Pertinence pour la recherche sur le vieillissement et la démence
"Cette étude est une démonstration impressionnante de la façon dont les données expérimentales peuvent prendre de la valeur au fil du temps grâce à une collaboration soutenue. Les données originales ont été générées il y a près de 30 ans par le professeur Mathias Jucker, aujourd'hui l'un des principaux chercheurs sur la maladie d'Alzheimer à l'université de Tübingen, alors qu'il travaillait au National Institute on Aging des États-Unis. Le Dr Rupert Overall, de l'université Humboldt de Berlin, a relancé l'étude de ces données en réunissant une équipe de scientifiques en début de carrière, qui ont pu identifier les principaux gènes candidats contribuant aux différences dans le nombre d'agrégats de polyglucosan dans les astrocytes de l'hippocampe. Le défi consiste maintenant à traduire ces résultats en thérapeutiques, en s'attaquant à la fois au déclin cognitif normal lié à l'âge et aux maladies beaucoup plus débilitantes qui érodent la mémoire et les fonctions", résume le professeur Williams.
L'étude permet de reclasser les changements liés à l'âge dans le cerveau, car dans la recherche sur le vieillissement et la démence, il est important de distinguer précisément si ces changements contribuent à la maladie ou s'ils ne sont que des effets secondaires du processus normal de vieillissement.
"À long terme, nos nouveaux résultats pourraient permettre d'éviter les interprétations erronées des changements liés à l'âge et de se concentrer davantage sur les mécanismes qui altèrent les fonctions cérébrales. Grâce à cette compréhension de base des changements qui sont inoffensifs et de ceux qui ne le sont pas, il devrait être possible de rechercher plus spécifiquement les processus réellement problématiques", déclare l'équipe de recherche.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Alicia Gómez-Pascual, Dow M. Glikman, Hui Xin Ng, James E. Tomkins, Lu Lu, Ying Xu, David G. Ashbrook, Catherine Kaczorowski, Gerd Kempermann, John Killmar, Khyobeni Mozhui, Oliver Ohlenschläger, Rudolf Aebersold, Donald K. Ingram, Evan G. Williams, Mathias Jucker, Rupert W. Overall, Robert W. Williams, Dennis E.M. de Bakker; "The Smarcal1-Usp37 locus modulates glycogen aggregation in astrocytes of the aged hippocampus"; Cell Systems
Autres actualités du département science
