Le stress oxydatif ralentit le cerveau, mais le frein peut être relâché
Les principaux processus du vieillissement cérébral pourraient être réversibles
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Avec l'âge, le cerveau subit divers changements. Les neurones fonctionnent moins efficacement et des systèmes de régulation clés au sein des cellules sont déséquilibrés. Le contrôle de la qualité des protéines, qui garantit que les protéines sont correctement traitées, recyclées ou décomposées, est particulièrement affecté.
Dans ce contexte, des chercheurs de l'Institut Leibniz sur le vieillissement-Institut Fritz Lipmann (FLI) et de l'Université de santé et de médecine de Potsdam, ainsi que d'autres partenaires d'Italie et d'Allemagne, ont étudié comment le stress oxydatif causé par l'accumulation d'espèces réactives de l'oxygène contribue à l'oxydation des protéines et affecte donc ces processus dans le cerveau vieillissant. L'objectif était de déterminer dans quelle mesure ce stress interfère avec les systèmes de contrôle moléculaire des cellules et quelles sont ses conséquences sur l'équilibre des protéines, également appelé homéostasie protéique.
L'accent a été mis sur la manière dont le stress oxydatif affecte la fonction des désubiquitylases (DUB). Il s'agit d'enzymes qui enlèvent les étiquettes d'ubiquitine des protéines, régulant ainsi leur dégradation ou leur traitement ultérieur. Avec l'âge, une sorte de "rouille moléculaire" se produit dans les cellules, c'est-à-dire l'accumulation de dommages oxydatifs, qui affecte particulièrement ces enzymes sensibles.
L'étude, qui vient d'être publiée dans "Nature Communications", montre que le stress oxydatif et l'oxydation des protéines réduisent spécifiquement l'activité des déubiquitylases sans toutefois en modifier la quantité. Ce phénomène est dû à des modifications chimiques des résidus cystéine sensibles des enzymes, qui limitent leur fonction. "Nous constatons que le stress oxydatif a un effet régulateur, agissant comme un frein pour ralentir spécifiquement les fonctions enzymatiques centrales", explique le Dr Alessandro Ori, ancien chef de groupe à la FLI et auteur principal de l'étude.
Déséquilibre de l'homéostasie protéique dans le cerveau
Les conséquences vont au-delà des protéines individuelles et affectent des réseaux cellulaires entiers, en particulier le système ubiquitine-protéasome, responsable de la dégradation des protéines. Cela déséquilibre l'homéostasie des protéines dans le cerveau.
"Ce qui est particulièrement frappant, c'est que ces changements surviennent très tôt dans le processus de vieillissement, avant même que d'autres parties du système de dégradation des protéines ne soient altérées", ajoute Amit Kumar Sahu, doctorant au FLI et premier auteur de l'étude.
L'inhibition des déubiquitylases est réversible
Malgré la déficience fonctionnelle observée, cet effet n'est pas permanent. Dans des expériences complémentaires, les chercheurs ont pu montrer que l'inhibition des déubiquitylases peut être inversée par l'antioxydant NACET (N-acétylcystéine éthyl ester). Il s'agit d'une petite molécule antioxydante active qui sert dans l'organisme de précurseur à l'important acide aminé cystéine, nécessaire, entre autres, à la formation du glutathion, l'antioxydant propre à l'organisme.
"Nos résultats montrent que l'inhibition n'est pas un dommage irréversible, mais plutôt une restriction régulée de la fonction enzymatique", explique Thorsten Pfirrmann, professeur de biochimie à l'université de santé et de médecine de Potsdam et co-auteur de l'étude.
Il est donc clair que les enzymes ne perdent pas leur intégrité structurelle, c'est-à-dire leur structure spatiale fondamentale et leur composition, à cause de l'inhibition, mais qu'elles la conservent. Leur activité est plutôt contrôlée par des processus redox-dépendants, c'est-à-dire des conditions chimiques à l'intérieur de la cellule.
Les processus clés du vieillissement cérébral pourraient être réversibles
Les résultats de la recherche suggèrent que le stress oxydatif n'est pas seulement un effet secondaire du vieillissement, mais qu'il influence activement des processus de régulation clés dans le cerveau. En même temps, le traitement NACET offre une approche potentielle pour moduler spécifiquement ces processus.
"Nous avons identifié une cible potentielle précoce dans le vieillissement moléculaire du cerveau", affirment les chercheurs, "qui pourrait être importante pour la stabilité du contrôle de la qualité cellulaire". À long terme, ces résultats pourraient nous aider à mieux comprendre le développement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson, dans lesquelles les perturbations de la dégradation des protéines jouent un rôle central.
Les études futures doivent maintenant montrer si la restauration de l'activité enzymatique a un impact sur les fonctions cérébrales, telles que la mémoire ou d'autres capacités cognitives à un âge avancé. Cela soulève la question de savoir si les changements liés à l'âge dans le cerveau peuvent non seulement être ralentis, mais aussi partiellement inversés.
D'autres études sont nécessaires pour déterminer si ces résultats expérimentaux obtenus sur des souris et des poissons-kilomètres vieillissants peuvent être appliqués à l'homme. Cependant, les résultats fournissent des preuves initiales importantes que les processus clés du vieillissement du cerveau peuvent être réversibles.
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
Amit Kumar Sahu, Alberto Minetti, Domenico Di Fraia, Antonio Marino, Patrick Rainer Winterhalter, Daniela Giustarini, Ranieri Rossi, Andreas Simm, Francesco Neri, Federico Galvagni, Christoph Gerhardt, Thorsten Pfirrmann, Alessandro Ori; "Oxidative stress causes a reversible decrease of deubiquitylases activity in old vertebrate brains"; Nature Communications, Volume 17, 2026-4-21
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