La santé cérébrale est enracinée dans l’état d’esprit, selon une étude

Avoir des expériences de vie plus positives est associé à un risque moindre de développer des troubles cérébraux comme la maladie d'Alzheimer, à un déclin cognitif plus lent avec l'âge et même à une vie plus longue.

Mais la manière dont les sentiments et les expériences se traduisent en changements physiques qui protègent ou nuisent au cerveau reste encore floue.

Une étude menée par des chercheurs de Columbia suggère désormais que les mitochondries du cerveau pourraient jouer un rôle fondamental. L'étude est publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences.

Les mitochondries fournissent de l'énergie au cerveau, et la nouvelle étude montre que la machinerie moléculaire utilisée par les mitochondries pour transformer l'énergie est stimulée chez les personnes âgées qui ont subi moins de stress psychologique au cours de leur vie que chez les personnes qui ont vécu plus d'expériences négatives.

“Nous montrons que l'état d'esprit des personnes âgées est lié à la biologie de leurs mitochondries cérébrales, ce qui est la première fois que des expériences psychosociales subjectives sont liées à la biologie du cerveau”, explique Caroline Trumpff, professeure adjointe de psychologie médicale, qui a dirigé la recherche avec Martin Picard, professeur agrégé de médecine comportementale au Collège Vagelos des médecins et chirurgiens de l'Université Columbia et au Robert N. Butler Columbia Aging Center.

“Nous pensons que les mitochondries du cerveau sont comme des antennes, captant les signaux moléculaires et hormonaux et transmettant des informations au noyau cellulaire, modifiant ainsi le cours de vie de chaque cellule”, explique Picard. “Et si les mitochondries peuvent modifier le comportement cellulaire, elles peuvent également modifier la biologie du cerveau, de l'esprit et de la personne dans son ensemble.”

La nouvelle recherche a utilisé les données recueillies par deux études approfondies portant sur près de 450 personnes âgées aux États-Unis. Chaque étude a collecté des informations psychosociales détaillées auprès des participants pendant deux décennies au cours de leur vie. Les participants à l'étude ont fait don de leur cerveau après leur décès pour une analyse plus approfondie, qui a fourni des données sur l'état des cellules cérébrales des participants.

Trumpff a créé des indices qui convertissaient les rapports des patients sur les facteurs psychosociaux positifs et négatifs en un score unique d'expérience psychosociale globale. Elle a également noté chaque participant sur sept domaines qui représentent des réseaux génétiques distincts actifs dans les mitochondries.

“L'utilisation d'indices de mitotypes multivariés est une innovation importante car nous pourrions plus facilement interpréter l'état biologique des mitochondries avec des réseaux de gènes apparentés qu'une analyse de milliers de gènes individuels”, explique Picard.

Les résultats ont montré qu'un domaine mitochondrial, qui évaluait la machinerie de transformation énergétique de l'organite, était associé à des scores psychosociaux.

“Un plus grand bien-être était lié à une plus grande abondance de protéines dans les mitochondries nécessaires à la transformation de l'énergie, tandis qu'une humeur négative était liée à une plus faible teneur en protéines”, explique Trumpff.

“C'est peut-être la raison pour laquelle le stress psychologique chronique et les expériences négatives sont mauvais pour le cerveau, car ils endommagent ou altèrent la transformation de l'énergie mitochondriale dans le cortex préfrontal dorsolatéral, la partie du cerveau responsable des tâches cognitives de haut niveau.”

Les chercheurs ont également analysé les mitochondries dans des types de cellules spécifiques du cerveau et ont découvert que les associations entre les mitochondries et les facteurs psychosociaux n'étaient pas déterminées par les neurones du cerveau, mais par ses cellules gliales, qui pourraient jouer plus que leur rôle de « soutien » traditionnellement assumé.

“Cette partie de l'étude, rendue possible grâce à notre collaboration avec le Columbia Center for Translational and Computational Neuroimmunology, est ce qui, à mon avis, la rend particulièrement significative”, a déclaré Picard. “Poser des questions à ce niveau de résolution cellulaire dans le cerveau est sans précédent dans le domaine mitochondrial.

“Les neurosciences sont au centre des recherches en neurosciences, mais nous prenons conscience du fait que d'autres cellules du cerveau pourraient être à l'origine de maladies.”

Les mitochondries changent-elles l'humeur, ou l'humeur change-t-elle les mitochondries ?

Bien que la présente étude ne puisse pas déterminer si les expériences psychosociales du participant ont modifié ses mitochondries cérébrales ou si les états mitochondriaux innés ou acquis ont contribué à ces expériences, d'autres études suggèrent que la relation entre les mitochondries et l'humeur fonctionne dans les deux sens.

Dans les études animales, les preuves sont très solides, dit Picard, selon lesquelles le stress chronique affecte la transformation énergétique des mitochondries. Et chez l'homme, une étude récente menée par Picard et sa collaboratrice Elissa Epel à l'UCSF a trouvé la première preuve que l'humeur peut affecter les mitochondries chez l'homme. Dans cette étude, une humeur positive prédisait une plus grande production d’énergie mitochondriale dans les cellules sanguines des participants les jours suivants, mais l’activité mitochondriale ne prédisait pas l’humeur les jours suivants.

Un nombre croissant de travaux chez les animaux et les humains indiquent également que les mitochondries elles-mêmes peuvent modifier le comportement.

“Il est possible que ces mécanismes se renforcent mutuellement”, estime Trumpff. “Le stress chronique pourrait modifier la biologie mitochondriale d'un individu d'une manière qui affecterait par la suite sa perception des événements sociaux, créant ainsi davantage de stress. L'image qui émerge dans la littérature est que toutes ces voies sont interactives.”

Prochaines étapes

Bien que la machinerie de transformation énergétique du cerveau soit plus importante chez les participants ayant des scores psychosociaux plus élevés, les chercheurs ne savent pas encore si cela conduit à une plus grande transformation énergétique. Trumpff et Picard mènent actuellement ces études avec des centaines de cerveaux issus des mêmes cohortes de participants.

L’équipe explore également un moyen de mesurer la santé mitochondriale du cerveau, qui pourrait être utilisé dans les cabinets de médecins à l’avenir.

“Les mitochondries sont la source de la santé et de la vie, mais nous n'avons aucun moyen de quantifier la santé, seulement la maladie”, explique Picard. “Nous avons besoin d'une science de la santé. Nous avons besoin de tests qui montrent à quel point une personne est en bonne santé et résiliente.

“Cela serait utile sur le plan clinique pour surveiller les changements dans l'état de santé avant l'apparition de la maladie, et cela pourrait transformer la recherche médicale en donnant aux scientifiques un objectif autre que des décennies de dépôts de protéines accumulés ou d'autres formes de dommages à long terme.”