Certaines zones du cerveau maintiennent la connectivité des jeunes en vieillissant

Une nouvelle recherche révèle que certaines régions du cerveau conservent la capacité d'établir de nouvelles connexions longtemps après que le cerveau cesse de croître.

Cette capacité à conserver une capacité «enfantine» à l'âge adulte contribue potentiellement à notre capacité à acquérir de nouvelles compétences et à former de nouveaux souvenirs à mesure que nous vieillissons.

Des chercheurs de la faculté de médecine de l'Université de Washington à Saint-Louis et de l'Institut Allen pour la science du cerveau à Seattle sont arrivés aux nouvelles découvertes en comparant les niveaux d'activité des gènes dans différentes régions du cerveau.

Ils ont identifié des régions cérébrales adultes où les gènes liés à la construction de nouvelles connexions entre les cellules ont des niveaux d'activité plus élevés. Les mêmes gènes sont également très actifs dans les jeunes cerveaux, c'est pourquoi les chercheurs ont qualifié ce modèle d'activité génique de «enfantin».

«Nous savions déjà que le cerveau humain adulte a généralement plus d'activité parmi ces gènes par rapport à d'autres espèces étroitement apparentées, y compris les chimpanzés et les singes», a déclaré le premier auteur Manu S. Goyal, M.D.

«Nos nouveaux résultats connectent cette activité à une forme de production d'énergie connue pour être utile pour la construction de structures biologiques, telles que les nouvelles branches de cellules nerveuses nécessaires pour ajouter des connexions dans le cerveau.»

Les scientifiques pensent que de nouveaux liens entre les cellules cérébrales aident à coder de nouveaux souvenirs et compétences longtemps après que le cerveau cesse de croître.

L'étude a été publiée dans la revue Métabolisme cellulaire.

Il y a plusieurs années, l'auteur principal Marcus Raichle, M.D. enquêtait sur la consommation vorace de sucre et d'oxygène par le cerveau pour produire de l'énergie et activer d'autres fonctions lorsqu'il a remarqué que quelques zones du cerveau consommaient du sucre à des taux exceptionnellement élevés.

Lui et ses collègues ont montré plus tard que c'était parce que ces régions étaient activement engagées dans un processus alternatif de production d'énergie appelé glycolyse aérobie.

"La glycolyse aérobie se trouve être la forme de consommation de sucre favorisée par les cellules cancéreuses et d'autres cellules à croissance rapide", a déclaré Goyal.

«Cela nous a amenés à nous demander si les régions du cerveau qui utilisent la glycolyse aérobie étaient également celles qui avaient l'activité génétique la plus enfantine, à savoir celles qui aident à former de nouvelles connexions cellulaires cérébrales.»

Pour la nouvelle étude, Raichle a collaboré avec Michael Hawrylycz, Ph.D., et a créé le Allen Human Brain Atlas, une base de données détaillant l'activité des gènes dans différentes parties du cerveau et chez des personnes d'âges différents.

Lorsque les chercheurs ont utilisé l'atlas pour examiner l'activité des gènes dans les régions du cerveau avec des taux élevés de glycolyse aérobie, ils ont découvert que ces régions avaient une activité génique plus enfantine que les autres régions du cerveau.

Ils ont également identifié plus de 100 gènes qui étaient systématiquement plus actifs dans ces régions que dans d'autres.

Dans le cadre de l'étude, Goyal a également analysé les données de recherches antérieures menées par d'autres scientifiques pour montrer qu'il y a plus de glycolyse aérobie dans le cerveau chez les jeunes enfants.

«Dans le cerveau adulte, la glycolyse aérobie représente environ 10 à 12 pour cent de la consommation globale de sucre», a-t-il déclaré.

«Chez les jeunes enfants, la glycolyse aérobie représente 30 à 40% de la consommation globale de sucre.»

La glycolyse aérobie est moins efficace pour la production d'énergie que la glycolyse oxydative, la méthode alternative qui utilise l'oxygène et le sucre. Mais les scientifiques pensent que le premier est une meilleure source d'énergie pour une croissance rapide.

«Même chez les adultes, il y a des parties du cerveau qui changent et s’adaptent encore rapidement, et c’est probablement pourquoi la glycolyse aérobie continue d’être utilisée dans le cerveau adulte», a déclaré Goyal.

Les chercheurs étudient actuellement si des problèmes dans des cellules cérébrales spécifiques qui utilisent la glycolyse aérobie contribuent à des problèmes neurodéveloppementaux tels que l'autisme ou un retard mental ou à des troubles neurodégénératifs comme la maladie d'Alzheimer.

«La capacité de soutenir les besoins métaboliques des cellules cérébrales adultes pour créer de nouvelles connexions pourrait un jour être importante pour le traitement des lésions cérébrales et des troubles neurodégénératifs», a expliqué Goyal. «Nous avons beaucoup de travail à faire, mais c'est une idée intéressante.»

Source: Université de Washington - Saint-Louis