Des chercheurs de l'Université de Washington ont découvert que l'inflammation cérébrale peut provoquer un dysfonctionnement musculaire en libérant une protéine qui se déplace vers les muscles, altérant leur fonction. Lors d'expériences sur des mouches à fruits et des souris, ils ont découvert que cette protéine réduit la production d'énergie dans les mitochondries musculaires. La recherche a également identifié des moyens possibles de bloquer ce processus, ce qui pourrait aider à traiter ou à prévenir la fonte musculaire dans des conditions telles que les infections bactériennes, la maladie d'Alzheimer et le COVID long. Crédit : Issues.fr
Une étude révèle que l'inflammation cérébrale entraîne la libération d'une protéine qui altère la fonction musculaire, suggérant des traitements potentiels pour la fatigue musculaire associée à des maladies comme Maladie d'Alzheimer et COVID long.
Les infections et les maladies neurodégénératives sont connues pour provoquer une inflammation cérébrale. Cependant, les patients atteints d'une inflammation cérébrale développent souvent des problèmes musculaires qui semblent indépendants du système nerveux central.
Des chercheurs de la faculté de médecine de l'université de Washington à Saint-Louis ont découvert que l'inflammation cérébrale libère une protéine spécifique qui se déplace du cerveau vers les muscles, provoquant une diminution de la fonction musculaire. L'étude, menée sur des mouches à fruits et des souris, a également identifié des moyens de bloquer ce processus. Cela pourrait avoir des implications importantes pour le traitement ou la prévention de la fonte musculaire souvent observée dans les maladies inflammatoires telles que les infections bactériennes, la maladie d'Alzheimer et le COVID long.
Découvrir les voies du cerveau au muscle
« Nous souhaitons comprendre la fatigue musculaire très profonde associée à certaines maladies courantes », a déclaré l’auteur principal Aaron Johnson, Ph. D., professeur associé de biologie du développement. « Notre étude suggère que lorsque nous tombons malades, les protéines messagères du cerveau circulent dans la circulation sanguine et réduisent les niveaux d’énergie dans les muscles squelettiques. Il ne s’agit pas seulement d’un manque de motivation à bouger parce que nous ne nous sentons pas bien. Ces processus réduisent les niveaux d’énergie dans les muscles squelettiques, diminuant ainsi la capacité à bouger et à fonctionner normalement. »
Dans leur étude, récemment publiée dans Sciences Immunologieles chercheurs ont étudié les effets de l'inflammation cérébrale sur la fonction musculaire en modélisant trois maladies : une Escherichia coli infection bactérienne, une SRAS-CoV-2 infection virale et la maladie d'Alzheimer. Lorsque le cerveau est exposé à des protéines inflammatoires caractéristiques de ces maladies, des substances chimiques nocives appelées oxygène réactif espèces L'accumulation de ces molécules. Les espèces réactives de l'oxygène incitent les cellules cérébrales à produire une molécule liée au système immunitaire appelée interleukine-6 (IL-6), qui circule dans tout le corps via la circulation sanguine. Les chercheurs ont découvert que l'IL-6 chez les souris, et la protéine correspondante chez les mouches à fruits, réduisaient la production d'énergie dans les mitochondries des muscles, les usines énergétiques des cellules.
Des recherches menées par la faculté de médecine de l'université de Washington à Saint-Louis révèlent comment l'inflammation cérébrale déclenche une faiblesse musculaire extrême dans plusieurs maladies, notamment les infections virales, les infections bactériennes et la maladie d'Alzheimer. On voit ici les muscles de la mouche à fruits ; la coloration violette est une mesure de la capacité des mitochondries des cellules musculaires à produire de l'énergie. À gauche, un muscle sain et à droite, un muscle exposé à l'IL-6, une molécule liée au système immunitaire produite par le cerveau en réponse à des infections ou à une maladie chronique. Crédit : Shuo Yang
Impact des protéines pathogènes sur les performances musculaires
« Les mouches et les souris qui avaient des protéines associées au COVID dans le cerveau ont montré une fonction motrice réduite : les mouches ne grimpaient pas aussi bien qu'elles auraient dû et les souris ne couraient pas aussi bien ou autant que les souris témoins », a déclaré Johnson. « Nous avons observé des effets similaires sur la fonction musculaire lorsque le cerveau a été exposé à des protéines associées aux bactéries et à la protéine bêta-amyloïde de la maladie d'Alzheimer. Nous avons également constaté que cet effet peut devenir chronique. Même si une infection est éliminée rapidement, la performance musculaire réduite persiste plusieurs jours de plus dans nos expériences. »
Johnson, ainsi que des collaborateurs de la Université de Floride et le premier auteur Shuo Yang, Ph. D. — qui a réalisé ce travail en tant que chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Johnson — soutiennent que les mêmes processus sont probablement pertinents chez les humains. Par exemple, l'infection cérébrale bactérienne méningite est connue pour augmenter les niveaux d'IL-6 et peut être associée à des problèmes musculaires chez certains patients. COVID 19 Chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, des protéines inflammatoires du SRAS-CoV-2 ont été détectées dans le cerveau lors d'une autopsie, et de nombreux patients atteints de COVID long signalent une fatigue extrême et une faiblesse musculaire même longtemps après la disparition de l'infection initiale. Les patients atteints de la maladie d'Alzheimer présentent également des taux accrus d'IL-6 dans le sang ainsi qu'une faiblesse musculaire.
Traitements potentiels et implications cliniques
L’étude identifie des cibles potentielles pour prévenir ou traiter la faiblesse musculaire liée à l’inflammation cérébrale. Les chercheurs ont découvert que l’IL-6 active ce qu’on appelle la voie JAK-STAT dans les muscles, ce qui provoque la réduction de la production d’énergie des mitochondries. Plusieurs traitements déjà approuvés par la Food and Drug Administration pour d’autres maladies peuvent bloquer cette voie. Les inhibiteurs de JAK ainsi que plusieurs anticorps monoclonaux contre l’IL-6 sont approuvés pour traiter divers types d’arthrite et gérer d’autres maladies inflammatoires.
« Nous ne savons pas exactement pourquoi le cerveau produit un signal protéique qui nuit autant à la fonction musculaire dans tant de catégories de maladies différentes », a déclaré Johnson. « Si nous voulons spéculer sur les raisons possibles pour lesquelles ce processus a persisté au cours de l’évolution humaine, malgré les dommages qu’il cause, il pourrait s’agir d’un moyen pour le cerveau de réaffecter des ressources à lui-même alors qu’il combat la maladie. Nous devons effectuer davantage de recherches pour mieux comprendre ce processus et ses conséquences dans tout le corps. En attendant, nous espérons que notre étude encouragera davantage de recherches cliniques sur cette voie et sur la question de savoir si les traitements existants qui bloquent diverses parties de celle-ci peuvent aider les nombreux patients qui souffrent de ce type de fatigue musculaire invalidante. »
Financement : Ce travail est soutenu par le Instituts nationaux de la santé (NIH), le Plan national de recherche et développement clé de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le projet Shenzhen San-Ming pour la prévention et la recherche sur les maladies à transmission vectorielle, la New Cornerstone Science Foundation par le biais du New Cornerstone Investigator Program, le prix Xplorer de la Fondation Tencent, la Fondation des sciences naturelles de la province du Heilongjiang, le programme de fonds scientifiques pour les jeunes chercheurs distingués (à l'étranger) et le Shenzhen Bay Laboratory Startup Fund.
Financement : Ce travail est soutenu par les National Institutes of Health (NIH), le National Key Research and Development Plan of China, la National Natural Science Foundation of China, le Shenzhen San-Ming Project for Prevention and Research on Vector-borne Disease, la New Cornerstone Science Foundation par le biais du New Cornerstone Investigator Program, le Xplorer Prize de la Tencent Foundation, la Natural Science Foundation of Heilongjiang Province, le Science Fund Program for Distinguished Young Scholars (Overseas) et le Shenzhen Bay Laboratory Startup Fund.
