• Une étude du MIT révèle de nouvelles perspectives sur les vulnérabilités cellulaires et des circuits dans la maladie d'Alzheimer.
  • L’étude a également identifié des facteurs qui pourraient aider certaines personnes à résister au déclin cognitif, tels que les cellules cérébrales clés et l’alimentation.
  • Cette analyse met en évidence la relation entre les réponses cellulaires et la résilience cognitive, offrant de nouvelles pistes pour les stratégies de traitement.

De nouvelles recherches, publiées dans Natureconstate que certaines vulnérabilités cellulaires et de circuit pourraient permettre à certains individus de résister au déclin cognitif, malgré une pathologie évidente.

Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé une nouvelle méthode pour comparer l’expression des gènes dans différentes régions du cerveau chez des individus atteints et non atteints de la maladie d’Alzheimer.

Bien que les cellules cérébrales partagent le même ADN, leur identité et leur activité diffèrent en fonction des modèles d’expression génétique.

Les chercheurs ont analysé l'expression génétique dans plus de 1,3 million de cellules provenant de plus de 70 types de cellules dans six régions du cerveau chez 48 donneurs de tissus, dont 26 étaient atteints de la maladie d'Alzheimer et 22 non.

Li-Huei Tsai, co-auteur principal, professeur Picower de neurosciences et directeur de l'Institut Picower pour l'apprentissage et la mémoire et de l'initiative sur le vieillissement du cerveau au MIT, a expliqué les principales conclusions à Actualités médicales d'aujourd'huiaffirmant que l’étude « a identifié des voies liées à la vulnérabilité cellulaire et à la résilience cognitive ».

« Ces résultats fournissent de nouvelles cibles pour une intervention thérapeutique », a expliqué le professeur Tsai.

« Les types de cellules les plus vulnérables (épuisement du cerveau) se trouvent dans les régions cérébrales les plus importantes pour soutenir l’apprentissage et la mémoire (cortex entorhinal et hippocampe) et ces cellules partagent un marqueur, la rééline. De plus, la voie métabolique d’un type particulier de cellules gliales, à savoir les astrocytes, est particulièrement perturbée dans la maladie d’Alzheimer. De plus, la façon dont les astrocytes expriment les gènes de la biosynthèse des antioxydants, de la choline et des polyamines semble influencer la résilience de l’individu à la démence. »

— Professeur Li-Huei Tsai

Lier les changements cellulaires au déclin cognitif

Les chercheurs ont analysé des échantillons de cerveau provenant du cortex préfrontal, du cortex entorhinal, de l’hippocampe, du thalamus antérieur, du gyrus angulaire et du cortex médiotemporal.

Ils ont noté des milliers de changements biologiques subtils mais importants, cellule par cellule et gène par gène, en réponse à la pathologie d’Alzheimer.

En reliant ces informations à l’état cognitif des patients, ils ont pu comprendre comment les réponses cellulaires sont corrélées au déclin cognitif ou à la résilience, suggérant potentiellement de nouveaux traitements pour la perte cognitive.

Étant donné que la pathologie peut précéder les symptômes cognitifs d’une décennie ou plus, même s’il n’est pas possible de traiter la pathologie à ce stade, il peut être possible de protéger les voies cellulaires qui soutiennent la fonction cognitive.

David Merrill, MD, PhD, psychiatre gériatrique et directeur du Pacific Brain Health Center du Pacific Neuroscience Institute au Providence Saint John's Health Center à Santa Monica, en Californie, qui n'a pas participé à cette recherche, a déclaré que « cette étude identifie 76 types de cellules spécifiques à une région du cerveau révélant la vulnérabilité, la réponse et la résilience cellulaires à la maladie d'Alzheimer. »

« Ces travaux ouvrent la voie à une détection précoce et à des interventions thérapeutiques ciblées, promesse tant promise des approches de médecine de précision », a-t-il déclaré.

Reelin et vulnérabilité neuronale dans la maladie d'Alzheimer

Certaines des premières indications de pathologie amyloïde et de perte de neurones dans la maladie d'Alzheimer apparaissent dans des régions centrées sur la mémoire comme l'hippocampe et le cortex entorhinal.

Les chercheurs ont identifié une raison potentielle à cela : une réduction significative d'un type de neurone excitateur dans l'hippocampe et de quatre types dans le cortex entorhinal chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer par rapport à celles qui ne sont pas atteintes de la maladie.

Les individus présentant une diminution de ces neurones ont obtenu des résultats significativement plus mauvais aux évaluations cognitives.

Beaucoup de ces neurones vulnérables faisaient partie d’un circuit neuronal commun et exprimaient directement une protéine appelée Bobine ou ont été influencés par la signalisation Reelin.

Ces résultats mettent en évidence des neurones particulièrement vulnérables, dont la perte est liée à une cognition réduite, partageant à la fois un circuit neuronal et une voie moléculaire.

UN étude récente souligne l'importance de Reelin dans la recherche sur la maladie d'Alzheimer, en se concentrant sur un homme atteint d'une mutation rare qui a augmenté l'activité de Reelin et l'a maintenu en bonne santé cognitive malgré des antécédents familiaux d'Alzheimer à début précoce.

L’étude a révélé que le déclin cognitif est lié à la perte de neurones producteurs de Reelin.

L'analyse du tissu cérébral humain et des souris modèles d'Alzheimer a confirmé une réduction des neurones positifs à la Reelin, soulignant le rôle de la Reelin dans la santé du cerveau et sa perte potentielle chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer.

Comment les cellules cérébrales et l’alimentation sont liées à la résilience cognitive

Les chercheurs ont cherché à comprendre pourquoi certaines personnes conservent de bonnes fonctions cognitives malgré des changements cérébraux liés à la maladie d’Alzheimer.

Ils se sont concentrés sur les gènes, les cellules et les régions du cerveau liés à cette résilience cognitive.

Ils ont découvert que dans plusieurs zones du cerveau, un type de cellules cérébrales appelées astrocytes – qui sont impliquées dans l’activité antioxydante, le métabolisme de la choline et la biosynthèse des polyamines – étaient essentielles au maintien de la fonction cognitive même avec des niveaux élevés de protéines tau et amyloïdes nocives.

Les résultats concordent avec recherches antérieures démontrant que les suppléments alimentaires de choline aident les astrocytes à gérer les problèmes causés par le gène APOE4, un facteur de risque majeur de la maladie d'Alzheimer.

En outre, l’étude a mis en évidence la spermidine, un complément alimentaire aux propriétés anti-inflammatoires potentielles, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires.

En examinant des échantillons de tissus cérébraux, l’équipe a confirmé que les individus ayant une meilleure résilience cognitive présentaient des niveaux plus élevés de certains gènes dans les astrocytes, ce qui confirme leurs prédictions d’analyse d’ARN unicellulaire.

Une nouvelle méthode simplifie l'analyse de données complexes

Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour traiter de vastes données unicellulaires en regroupant des gènes apparentés en « modules génétiques ».

Cette approche utilise des modèles d’expression génétique coordonnée, similaires à la façon dont le mouvement humain implique des actions conjointes coordonnées.

Cette méthode permet de faire des inférences plus fiables en analysant des groupes de gènes fonctionnellement connectés.

Les chercheurs souhaitent utiliser cette méthode pour réaliser davantage de découvertes et étudier les mécanismes de contrôle de ces gènes afin de trouver des moyens d'inverser la progression de la maladie d'Alzheimer.

Le Dr Merrill a ajouté que « cette recherche met en évidence la complexité de la maladie d’Alzheimer et l’importance des différents types de cellules dans la réponse du cerveau à la maladie. Une meilleure sensibilisation du public à ces mécanismes favorise une meilleure prise en compte et une meilleure gestion de la maladie d’Alzheimer. »