Pourquoi le cerveau humain est-il si sujet aux maladies liées à l'âge?
Selon une nouvelle étude du Salk Institute en Californie, une production d'énergie altérée dans les neurones plus âgés peut aider à expliquer pourquoi le cerveau humain est si vulnérable aux maladies liées à l'âge.
Les scientifiques ont utilisé une nouvelle stratégie pour découvrir que les cellules de personnes âgées avaient des mitochondries dysfonctionnelles - les centrales électriques des cellules - et une production d'énergie moindre.
Les mitochondries sont responsables de la conversion de nos aliments en énergie chimique que nos cellules peuvent utiliser. Des défauts dans les gènes mitochondriaux peuvent conduire à des maladies, mais les chercheurs savent également que les mitochondries deviennent moins efficaces avec l'âge et peuvent entraîner des troubles liés à l'âge, tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.
L'étude de l'impact du vieillissement sur les mitochondries pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre le lien connu entre le dysfonctionnement mitochondrial et les maladies cérébrales liées à l'âge.
Les nouveaux résultats sont publiés dans la revue Rapports de cellule.
«La plupart des autres méthodes utilisent des stress chimiques sur les cellules pour simuler le vieillissement», a déclaré l'auteur principal, le Dr Rusty Gage, professeur au laboratoire de génétique de Salk. «Notre système a l'avantage de montrer ce qui arrive aux mitochondries qui vieillissent naturellement, dans le corps humain.»
Auparavant, l’équipe de recherche de Gage avait développé une méthode pour convertir directement les cellules de la peau en neurones (appelés neurones induits, ou iN). La plupart des techniques de création de neurones à partir de cellules de patients dépendent d'une étape intermédiaire des cellules souches (créant ce que l'on appelle des cellules souches pluripotentes induites), qui réinitialise les marqueurs cellulaires du vieillissement. Mais ces iN ont conservé des signes de vieillissement, y compris des modifications de l'activité des gènes et des noyaux des cellules, a rapporté l'équipe en 2015.
Dans l'étude actuelle, les scientifiques voulaient déterminer si les mitochondries dans les cellules conservaient également les caractéristiques du vieillissement pendant le processus de conversion iN. Ainsi, en utilisant des cellules cutanées prélevées sur des humains âgés de 0 à 89 ans, les chercheurs ont créé des iN de chaque donneur, puis ont utilisé diverses méthodes pour étudier les mitochondries de chaque ensemble de cellules.
Les mitochondries dans les cellules cutanées isolées de chaque personne présentaient peu de changements liés à l'âge. Cependant, lorsque les cellules étaient directement converties en neurones, les mitochondries des donneurs plus âgés étaient significativement différentes. Par exemple, les gènes mitochondriaux associés à la production d'énergie ont été désactivés et les mitochondries étaient moins denses, plus fragmentées et ont généré moins d'énergie.
«Presque tous les domaines que nous avons examinés - fonctionnels, génétiques et morphologiques - présentaient des défauts», a déclaré le Dr Jerome Mertens, un scientifique du personnel de Salk et co-auteur du nouvel article.
Les scientifiques ont émis l'hypothèse que la raison pour laquelle les mitochondries des iN étaient plus affectées par le vieillissement que les mitochondries des cellules de la peau était que les neurones dépendent plus fortement des mitochondries pour l'énergie.
«Si vous avez une vieille voiture avec un mauvais moteur qui se trouve dans votre garage tous les jours, cela n’a pas d’importance», a déclaré Mertens. "Mais si vous faites la navette avec cette voiture, le moteur devient un gros problème."
La découverte montre comment le vieillissement peut avoir un impact différent sur les organes dans tout le corps.
Ensuite, l’équipe prévoit d’appliquer sa technique à l’étude des maladies liées à l’âge, notamment celles d’Alzheimer et de Parkinson. Dans des travaux antérieurs, des défauts mitochondriaux ont été impliqués dans ces maladies. En collectant les cellules cutanées de patients atteints de ces maladies et en créant des iN, l'équipe peut examiner en quoi les mitochondries neuronales de ces patients sont différentes des mitochondries neuronales chez les personnes âgées non atteintes.
«Il n'y a aucun autre modèle neuronal humain in vitro pour étudier le vieillissement», a déclaré le Dr Yongsung Kim, chercheur associé et premier auteur de l'article. «Le grand avantage de notre article est que nous avons développé un outil qui nous permet d'étudier le vieillissement neurologique et les maladies liées à l'âge.»
Source: Institut Salk
