Une étude a identifié des changements similaires dans l’activité des gènes liés à la fonction synaptique dans le cerveau des personnes atteintes de schizophrénie et des personnes âgées, suggérant un lien biologique commun avec les troubles cognitifs, grâce à l’analyse du programme Synaptic Neuron and Astrocyte (SNAP) dans des échantillons de tissus cérébraux. . Crédit : Issues.fr.com
Les troubles cognitifs dans les deux cas pourraient être liés à des altérations génétiques étroitement coordonnées dans deux types de cellules cérébrales, fournissant ainsi des pistes pour des traitements potentiels.
Des chercheurs du Broad Institute du MIT et de Harvard, ainsi que des collègues de la Harvard Medical School et de l’hôpital McLean, ont identifié des altérations remarquablement cohérentes de l’expression des gènes dans le cerveau des personnes atteintes de schizophrénie et des personnes âgées. Cette découverte met en évidence un fondement biologique commun sous-jacent aux difficultés cognitives fréquemment observées chez les patients atteints de schizophrénie et dans les populations vieillissantes.
Dans une étude publiée dans Nature, l’équipe décrit comment ils ont analysé l’expression des gènes dans plus d’un million de cellules individuelles provenant de tissus cérébraux post-mortem de 191 personnes. Ils ont découvert que chez les personnes atteintes de schizophrénie et chez les personnes âgées non schizophrènes, deux types de cellules cérébrales appelées astrocytes et neurones réduisaient l’expression de gènes qui soutiennent les jonctions entre neurones appelées synapses, par rapport aux personnes en bonne santé ou plus jeunes. Ils ont également découvert des changements d’expression génétique étroitement synchronisés dans les deux types de cellules : lorsque les neurones diminuaient l’expression de certains gènes liés aux synapses, les astrocytes modifiaient de la même manière l’expression d’un ensemble distinct de gènes qui soutiennent les synapses.
L’équipe a appelé cet ensemble coordonné de changements le programme Synaptic Neuron and Astrocyte (SNAP). Même chez les personnes jeunes et en bonne santé, l’expression des gènes SNAP a toujours augmenté ou diminué de manière coordonnée dans leurs neurones et astrocytes.
« La science se concentre souvent sur les gènes que chaque type de cellule exprime de manière indépendante », a déclaré Steve McCarroll, co-auteur principal de l’étude et membre du Broad Institute. « Mais les tissus cérébraux de nombreuses personnes et les analyses de ces données par apprentissage automatique nous ont aidés à reconnaître un système plus vaste. Ces types de cellules n’agissent pas comme des entités indépendantes, mais ont une coordination très étroite. La force de ces relations nous a coupé le souffle.
La schizophrénie est connue pour provoquer des hallucinations et des délires, qui peuvent être au moins en partie traités avec des médicaments. Mais cela provoque également un déclin cognitif débilitant, qui n’a pas de traitement efficace et qui est également courant avec le vieillissement. Les nouveaux résultats suggèrent que les changements cognitifs dans les deux conditions pourraient impliquer des altérations cellulaires et moléculaires similaires dans le cerveau.
« Pour détecter la coordination entre les astrocytes et les neurones dans la schizophrénie et le vieillissement, nous devions étudier des échantillons de tissus provenant d’un très grand nombre d’individus », a déclaré Sabina Berretta, co-auteure principale de l’étude, professeure agrégée à la Harvard Medical School et chercheur dans le domaine des troubles psychiatriques. « Notre gratitude va à tous les donateurs qui ont choisi de faire don de leur cerveau à la recherche pour aider d’autres personnes souffrant de troubles cérébraux et à qui nous souhaitons dédier ce travail. »
McCarroll est également directeur de la neurobiologie génomique du Broad’s Stanley Center for Psychiatric Research et professeur à la Harvard Medical School. Berretta dirige également le Harvard Brain Tissue Resource Center (HBTRC), qui a fourni des tissus pour l’étude. Emi Ling, chercheuse postdoctorale au laboratoire de McCarroll, a été la première auteure de l’étude.
Aperçus SNAP
Le cerveau fonctionne en grande partie parce que les neurones se connectent à d’autres neurones au niveau des synapses, où ils se transmettent des signaux. Le cerveau forme constamment de nouvelles synapses et élague les anciennes. Les scientifiques pensent que les nouvelles synapses aident notre cerveau à rester flexible, et des études – y compris les efforts antérieurs des scientifiques du laboratoire de McCarroll et de consortiums internationaux – ont montré que de nombreux facteurs génétiques liés à la schizophrénie impliquent des gènes qui contribuent au fonctionnement des synapses.
Dans la nouvelle étude, McCarroll, Berretta et ses collègues ont utilisé des noyaux uniques ARN le séquençage, qui mesure l’expression des gènes dans les cellules individuelles, pour mieux comprendre comment le cerveau varie naturellement d’un individu à l’autre. Ils ont analysé 1,2 million de cellules provenant de 94 personnes atteintes de schizophrénie et de 97 non-schizophrènes.
Ils ont découvert que lorsque les neurones augmentaient l’expression de gènes codant pour des parties des synapses, les astrocytes augmentaient l’expression d’un ensemble distinct de gènes impliqués dans la fonction synaptique. Ces gènes, qui composent le programme SNAP, comprenaient de nombreux facteurs de risque de schizophrénie précédemment identifiés. Les analyses de l’équipe ont indiqué que les neurones et les astrocytes façonnent la vulnérabilité génétique à la maladie.
« La science sait depuis longtemps que les neurones et les synapses jouent un rôle important dans le risque de schizophrénie, mais en formulant la question d’une manière différente – en demandant quels gènes chaque type de cellule régule dynamiquement – nous avons découvert que les astrocytes sont également probablement impliqués », a déclaré Ling.
À leur grande surprise, les chercheurs ont également découvert que SNAP variait considérablement, même parmi les personnes non schizophrènes, ce qui suggère que SNAP pourrait être impliqué dans les différences cognitives chez les humains en bonne santé. Une grande partie de cette variation s’expliquait par l’âge ; SNAP a diminué considérablement chez de nombreuses personnes âgées – mais pas toutes –, y compris les personnes atteintes et non de schizophrénie.
Avec une meilleure compréhension de SNAP, McCarroll espère qu’il sera possible d’identifier les facteurs de la vie qui influencent positivement SNAP et de développer des médicaments qui aident à stimuler SNAP, comme moyen de traiter les déficiences cognitives de la schizophrénie ou d’aider les gens à maintenir leur flexibilité cognitive. ils vieillissent.
En attendant, McCarroll, Berretta et leur équipe s’efforcent de comprendre si ces changements sont présents dans d’autres pathologies telles que le trouble bipolaire et la dépression. Ils visent également à découvrir dans quelle mesure SNAP apparaît dans d’autres zones du cerveau et comment SNAP affecte l’apprentissage et la flexibilité cognitive.
Ce travail a été soutenu par la Stanley Family Foundation, la Simons Collaboration on Plasticity and the Aging Brain, l’Institut national de la santé mentale et l’Institut national de recherche sur le génome humain du Instituts nationaux de la santé.
