Suppression des récepteurs A2B dans les astrocytes hippocampiques. Crédit : Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07611-w
Un mécanisme clé qui détecte quand le cerveau a besoin d’un apport énergétique supplémentaire pour soutenir son activité a été identifié dans une étude sur des souris et des cellules menée par des scientifiques de l’UCL.
Les scientifiques affirment que leurs conclusions, publiées dans Naturepourrait éclairer de nouvelles thérapies pour maintenir la santé et la longévité du cerveau, car d’autres études ont montré que le métabolisme énergétique du cerveau peut être altéré tard dans la vie et contribuer au déclin cognitif et au développement de maladies neurodégénératives.
Le professeur Alexander Gourine (UCL Neuroscience, Physiology & Pharmacology), auteur principal de l’étude, a déclaré : « Notre cerveau est composé de milliards de cellules nerveuses, qui travaillent ensemble pour coordonner de nombreuses fonctions et effectuer des tâches complexes comme le contrôle des mouvements, l’apprentissage et la formation de souvenirs. Tous ces calculs sont très gourmands en énergie et nécessitent un apport ininterrompu de nutriments et d’oxygène.
« Lorsque notre cerveau est plus actif, par exemple lorsque nous effectuons une tâche mentalement exigeante, notre cerveau a besoin d’un regain d’énergie immédiat, mais les mécanismes exacts qui assurent l’approvisionnement local à la demande en énergie métabolique des régions cérébrales actives ne sont pas entièrement compris. »
Des recherches antérieures ont montré que de nombreuses cellules cérébrales appelées astrocytes semblent jouer un rôle dans l’approvisionnement des neurones cérébraux en énergie dont ils ont besoin. Les astrocytes, en forme d’étoile, sont un type de cellules gliales, des cellules non neuronales présentes dans le système nerveux central.
Lorsque les neurones voisins ont besoin d’un apport énergétique accru, les astrocytes entrent en action en activant rapidement leurs propres réserves de glucose et leur métabolisme, ce qui entraîne une augmentation de la production et de la libération de lactate. Le lactate complète la réserve d’énergie facilement disponible pour les neurones du cerveau.
L’activité neuronale recrute la signalisation AMPc–PKA dans les astrocytes. Crédit : Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07611-w
Le professeur Gourine explique : « Dans notre étude, nous avons découvert comment les astrocytes sont capables de surveiller la consommation d’énergie par les cellules nerveuses voisines et de déclencher ce processus qui fournit de l’énergie chimique supplémentaire aux régions cérébrales actives. »
Dans une série d’expériences utilisant des modèles murins et des échantillons cellulaires, les chercheurs ont identifié un ensemble de récepteurs spécifiques dans les astrocytes qui peuvent détecter et surveiller l’activité neuronale et déclencher une voie de signalisation impliquant une molécule essentielle appelée adénosine. Les chercheurs ont découvert que la voie de signalisation métabolique activée par l’adénosine dans les astrocytes est exactement la même que la voie qui recrute les réserves d’énergie dans les muscles et le foie, par exemple, lorsque nous faisons de l’exercice.
L’adénosine active le métabolisme du glucose des astrocytes et l’apport d’énergie aux neurones pour garantir que la fonction synaptique (neurotransmetteurs transmettant des signaux de communication entre les cellules) continue à un rythme soutenu dans des conditions de forte demande énergétique ou d’apport énergétique réduit.
Les chercheurs ont découvert que lorsqu’ils désactivaient les récepteurs clés des astrocytes chez la souris, l’activité cérébrale de l’animal était moins efficace, avec notamment des altérations importantes du métabolisme cérébral global, de la mémoire et des perturbations du sommeil, démontrant ainsi que la voie de signalisation qu’ils ont identifiée est vitale pour des processus tels que l’apprentissage, la mémoire et le sommeil.
Le Dr Shefeeq Theparambil, premier auteur et co-auteur correspondant, qui a commencé l’étude à l’UCL avant de rejoindre l’Université de Lancaster, a déclaré : « L’identification de ce mécanisme pourrait avoir des implications plus larges car il pourrait s’agir d’un moyen de traiter les maladies cérébrales dans lesquelles l’énergétique cérébrale est régulée à la baisse, comme la neurodégénérescence et la démence. »
Le professeur Gourine a ajouté : « Nous savons que l’homéostasie énergétique cérébrale est progressivement altérée avec le vieillissement et que ce processus est accéléré lors du développement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. Notre étude identifie une cible attrayante et facilement médicamenteuse ainsi qu’une opportunité thérapeutique pour le sauvetage de l’énergie cérébrale dans le but de protéger la fonction cérébrale, de maintenir la santé cognitive et de favoriser la longévité du cerveau. »
L’étude a impliqué des scientifiques de l’UCL, de l’Université de Lancaster, de l’Imperial College de Londres, du King’s College de Londres, de l’Université Queen Mary de Londres, de l’Université de Bristol, de l’Université de Warwick et de l’Université du Colorado.
Plus d’information:
Alexandre Gourine, La signalisation de l’adénosine aux astrocytes coordonne le métabolisme et la fonction cérébrale, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07611-w. www.nature.com/articles/s41586-024-07611-w
Fourni par l’University College London
Citation:La découverte d’un mécanisme cellulaire permettant de maintenir l’énergie du cerveau pourrait être bénéfique pour la santé cérébrale en fin de vie (2024, 3 juillet) récupéré le 3 juillet 2024 à partir de
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