Les scientifiques améliorent de nouveaux neurones pour restaurer la mémoire

CHAPEL HILL, Caroline du Nord – Dans le cerveau humain adulte, l’hippocampe génère de nouveaux neurones (neurones nés à l’âge adulte ou ABN) tout au long de la vie, nous aidant à conserver nos souvenirs et à réguler nos émotions. Les scientifiques appellent ce processus « la neurogenèse de l’hippocampe adulte (AHN) ». Chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer (MA), ce processus est altéré, ce qui entraîne une production réduite d’ABN de moins bonne qualité. Étant donné que les patients atteints de la maladie d’Alzheimer développent souvent à la fois des symptômes cognitifs (tels que la perte de mémoire) et des symptômes non cognitifs (tels que l’anxiété et la dépression) pour lesquels l’AHN joue un rôle essentiel, une façon d’aider les patients atteints de la maladie d’Alzheimer à obtenir un soulagement des symptômes pourrait être de restaurer l’AHN.

Publié dans la revue Cellule Cellule Souches, la recherche des scientifiques de l’École de médecine de l’UNC a démontré que la stimulation d’une région cérébrale appelée noyau supramammilaire (SuM) située dans l’hypothalamus améliorait efficacement les neurones nés à l’âge adulte dans le cerveau des souris atteintes de la maladie d’Alzheimer. Après une stimulation structurée de SuM, les cerveaux AD ont développé plus d’ABN avec des qualités améliorées. Il est important de noter que l’activation de ces ABN modifiés par SuM a restauré les déficits cognitifs et affectifs dans les modèles de souris AD.

“La question de savoir si l’AHN peut être suffisamment améliorée dans les cerveaux atteints de la maladie d’Alzheimer pour améliorer la fonction cérébrale est une question de longue date”, a déclaré l’auteur principal Juan Song, PhD, professeur agrégé de pharmacologie et chercheur distingué Jeffrey Houpt à l’École de médecine de l’UNC. « Un point important à considérer lorsque l’on aborde ces questions est la neurogenèse hippocampique de bas niveau, qui devient encore plus faible chez les patients atteints de MA.

En manipulant un petit nombre d’ABN dans le cerveau AD, nous démontrons que les ABN peuvent être améliorés même en présence d’une pathologie AD, et ces ABN améliorés sont importants pour la restauration des comportements et de la fonction hippocampique.

Pour améliorer les ABN dans les cerveaux AD, Song et ses collègues ont adopté une élégante stratégie d’amélioration de l’ABN en deux étapes en stimulant d’abord SuM à l’aide d’un paradigme optogénétique à motifs dans le but de promouvoir la génération et les propriétés de développement des ABN, puis en stimulant l’activité de SuM- ABN améliorés à l’aide de la chimiogénétique.

L’optogénétique implique l’utilisation de la lumière pour modifier l’activité des cellules cérébrales exprimant des gènes d’opsine sensibles à la lumière. La chimiogénétique implique l’utilisation de molécules inertes pour modifier l’activité des cellules cérébrales exprimant les récepteurs du concepteur.

“Il est intéressant de noter que la stimulation SuM seule ou l’activation des ABN sans stimulation SuM n’a pas réussi à restaurer les déficits comportementaux chez les souris AD.” dit la chanson. “Ces résultats suggèrent qu’une amélioration à plusieurs niveaux des ABN – à savoir l’augmentation de leur nombre, l’amélioration de leurs propriétés de développement et l’amélioration de leur activité – est nécessaire pour obtenir leurs avantages thérapeutiques dans les cerveaux atteints de MA.”

Lorsque Song et ses collègues ont analysé plus en détail les changements protéiques dans l’hippocampe des souris AD en réponse à l’activation des ABN améliorés par SuM, les chercheurs ont découvert que plusieurs voies protéiques bien connues étaient activées à l’intérieur des cellules. Ces voies comprennent celles importantes pour la plasticité synaptique des cellules neuronales qui permettent une meilleure communication entre elles, ainsi que celles importantes pour la phagocytose de la microglie non neuronale qui permettent une élimination efficace de la plaque.

“Il est frappant de constater que l’amélioration à plusieurs niveaux des ABN grâce à des stimulations combinées SuM et ABN permet à un si petit nombre d’ABN d’apporter une contribution fonctionnelle profonde dans les cerveaux malades de la MA”, a déclaré Song. «Nous sommes impatients de découvrir les mécanismes sous-jacents à ces effets bénéfiques médiés par l’activation des ABN améliorés par SuM sur la pathologie de la MA et la fonction hippocampique. Des efforts futurs seront nécessaires pour développer des médicaments qui imitent ces effets bénéfiques médiés par l’activation des ABN améliorés par SuM. En fin de compte, l’espoir est de développer des thérapies hautement ciblées et de premier ordre pour traiter la maladie d’Alzheimer et la démence connexe.

Les National Institutes of Health ont financé cette recherche grâce à des subventions R01MH111773, R01MH122692, RF1AG058160, R01NS104530 à Juan Song et R21AG071229, R01GM133107 au co-auteur Xian Chen, PhD, professeur de biochimie et de biophysique à l’UNC School of Medicine.

Les co-premiers auteurs de l’article Cell Stem Cell sont Ya-Dong Li et Yan-Jia Luo du Song Lab. Les autres auteurs sont Ling Xie, Dalton Tart, Ryan N Sheehy, Libo Zhang et Leon G Coleman Jr, tous à l’UNC School of Medicine.

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