Une étude récente chez la souris indique que des changements moléculaires importants dans le cerveau vieillissant se produisent dans la substance blanche, essentielle à la transmission des signaux cérébraux. La recherche a également montré que le plasma de jeunes souris pourrait potentiellement ralentir le déclin cognitif lié à l’âge, offrant ainsi un aperçu du vieillissement normal et des maladies neurodégénératives.
Des recherches récentes sur des souris révèlent qu’à mesure que les animaux vieillissent, les changements les plus importants se produisent dans la substance blanche, le tissu responsable de la transmission des messages dans tout le cerveau.
Beaucoup d’entre nous, à l’âge mûr, observent un déclin de la mémoire et des capacités cognitives. Cependant, les changements moléculaires exacts dans le cerveau qui en sont responsables ne sont pas entièrement compris par les scientifiques.
Cependant, une étude récente menée chez la souris a révélé que les changements les plus importants ont tendance à se produire dans la substance blanche du cerveau, un type de tissu du système nerveux qui fait partie intégrante de la transmission des signaux à travers le cerveau. L’étude a également examiné deux traitements : la restriction calorique et les perfusions de plasma provenant de jeunes souris – qui affectent certaines régions du cerveau, le plasma semblant ralentir le déclin lié à l’âge.
Les résultats offrent un aperçu du déclin cognitif du vieillissement normal, ainsi que de la manière dont le vieillissement contribue aux maladies neurodégénératives telles que Alzheimer et les maladies de Parkinson et la sclérose en plaques.
Dans de nombreuses maladies neurodégénératives, certaines zones du cerveau sont plus vulnérables aux dommages, mais les scientifiques ne savent pas exactement pourquoi.
« J’ai vu cette étude comme un moyen d’expliquer cette vulnérabilité régionale quelque peu mystérieuse », a déclaré Tony Wyss-Coray, Ph.D., professeur de neurologie et de sciences neurologiques qui a dirigé l’étude qui a examiné l’expression des gènes dans différentes régions du cerveau de la souris. à mesure qu’il mûrit.
Wyss-Coray, professeur II DH Chen à Stanford Medicine et directeur de l’Initiative Phil et Penny Knight pour la résilience cérébrale à l’Institut des neurosciences Wu Tsai de Stanford, est l’auteur principal d’un article décrivant la recherche. Oliver Hahn, ancien chercheur postdoctoral au laboratoire Wyss-Coray et maintenant chercheur principal à Calico Life Sciences, est l’auteur principal de l’article. L’article a été récemment publié dans la revue Cellule.
Différents gènes trouvés dans différentes régions
L’équipe de recherche a échantillonné 15 régions des deux hémisphères du cerveau de 59 souris femelles et mâles âgées de 3 à 27 mois. Ils ont identifié et classé les principaux gènes exprimés par les cellules trouvées dans chaque région du cerveau. Ils ont identifié 82 gènes fréquemment trouvés et dont la concentration varie dans 10 régions ou plus.
L’équipe a utilisé ces gènes pour développer un score de vieillissement commun, évaluant comment l’activité des gènes dans différentes régions du cerveau change avec l’âge.
Les chercheurs ont découvert que la substance blanche, qui se trouve profondément dans le cerveau et contient des fibres nerveuses protégées par de la myéline de couleur blanche, présentait les changements les plus précoces et les plus prononcés dans l’expression des gènes chez les souris âgées de 12 et 18 mois. Selon Wyss-Coray, ces souris sont à peu près aussi âgées, en années souris, qu’une personne dans la cinquantaine.
« Nous ne pouvons pas dire avec certitude comment les changements d’expression des gènes dans la substance blanche affectent la mémoire et la cognition. Cela nécessiterait davantage de manipulations génétiques et de travaux en neurobiologie », a déclaré Wyss-Coray. « Mais nous savons que la matière blanche est le câblage qui relie les différentes régions du cerveau entre elles. »
Des travaux antérieurs ont montré que le vieillissement perturbe un modèle d’expression génique par ailleurs stable dans le cerveau, activant les gènes qui régulent l’inflammation et la réponse immunitaire, et désactivant les gènes responsables de la synthèse des protéines et du collagène. L’inflammation et la réponse immunitaire affectent l’intégrité de la gaine de myéline, la couche isolante autour des nerfs responsable de la transmission des signaux à travers le cerveau.
« La substance blanche est un domaine plutôt négligé dans la recherche sur le vieillissement, qui se concentre généralement sur les régions riches en neurones comme le cortex ou l’hippocampe », a déclaré Hahn. « Le fait que la substance blanche émerge dans nos données comme un domaine particulièrement vulnérable au vieillissement ouvre la voie à de nouvelles hypothèses intrigantes. »
Interventions de tests
Les interventions visant à ralentir le changement génétique qui conduit au déclin de régions spécifiques du cerveau pourraient être bénéfiques pour lutter contre les maladies neurodégénératives ainsi que le déclin général associé au vieillissement.
Au cours de l’étude, l’équipe a exploré deux interventions – la restriction calorique et les injections de plasma de jeunes souris – pour évaluer si elles protégeaient contre les changements d’expression génique spécifiques à une région. Chaque intervention a commencé lorsque les souris avaient 19 mois et a duré quatre semaines.
Les chercheurs ont découvert que l’intervention alimentaire provoquait l’activation des gènes associés aux rythmes circadiens, tandis que l’intervention plasmatique activait les gènes impliqués dans la différenciation des cellules souches et la maturation neuronale, ce qui conduisait à une inversion sélective de l’expression des gènes liés à l’âge.
« Les interventions semblaient agir sur des régions très différentes du cerveau et (induire) des effets étonnamment différents », a déclaré Hahn. « Cela suggère qu’il existe de multiples régions et voies dans le cerveau qui ont le potentiel d’améliorer les performances cognitives à un âge avancé. »
L’équipe a également examiné les changements liés à l’âge dans les gènes associés à trois maladies neurodégénératives – la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose en plaques – qui affectent généralement des régions spécifiques du cerveau. La distribution de l’expression de chaque gène a changé chez les animaux plus âgés et s’est produite dans des régions du cerveau qui ne sont généralement pas associées à une maladie neurodégénérative particulière. Cette découverte pourrait donner un aperçu du grand nombre de patients atteints de maladies neurodégénératives sans lien génétique solide.
L’étude pourrait également offrir de nouvelles opportunités pour explorer des traitements et des interventions en utilisant les données sur l’expression génique pour cibler les populations cellulaires vulnérables au vieillissement. De futures études pourraient explorer comment l’expression des gènes entraîne des changements fonctionnels dans l’activité et la structure neuronales. Wyss-Coray et ses collègues de la Knight Initiative for Brain Resilience visent à développer ces travaux en construisant des atlas génétiques similaires du vieillissement dans le cerveau humain.
« Les changements génétiques individuels observés chez la souris peuvent ne pas se traduire directement par les humains », a déclaré Wyss-Coray. « Mais nous pensons que c’est probablement le cas de la vulnérabilité de la substance blanche au vieillissement. »
Des chercheurs à L’Université de New York Langone Health, l’Université de la Sarre, le Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections, l’Institut Max Planck pour la biologie du vieillissement, Alkahest Inc. et l’University College London ont contribué à l’étude.
Cette étude a reçu un financement de la Phil et Penny Knight Initiative for Brain Resilience, du Conseil européen de la recherche, de la Société Max Planck, de la Fondation Schaller-Nikolich, du Wu Tsai Neurosciences Institute et de la Fondation Bertarelli, de la Fondation Simons, du Cure Alzheimer’s Fund, du Institut national du vieillissement, le voie Lactée Research Foundation, l’American Heart Association-Allen Initiative in Brain Health and Cognitive Impairment et la Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research.
