De nouvelles recherches montrent que les neurones post-mitotiques du cerveau, en particulier chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, peuvent réintégrer le cycle cellulaire et devenir sénescents, offrant ainsi un aperçu potentiel de la neurodégénérescence et une nouvelle méthode d’étude des maladies cérébrales.
Ce processus rare est plus fréquemment observé dans les maladies neurodégénératives et pourrait offrir un aperçu des mécanismes de la maladie.
Selon une nouvelle étude publiée dans Biologie PLOS Selon Kim Hai-Man Chow et ses collègues de l’Université chinoise de Hong Kong, les neurones du cerveau qui réintègrent le cycle cellulaire après la mitose sont sujets à une sénescence rapide, un processus observé plus fréquemment dans la maladie d’Alzheimer. Cette découverte donne un aperçu de la neurodégénérescence et suggère que les méthodes utilisées peuvent être appliquées à l’étude d’autres populations cellulaires uniques du cerveau.
La plupart des neurones du cerveau sont post-mitotiques, ce qui signifie qu’ils ont cessé de se diviser. Pendant de nombreuses années, on a supposé que cet état post-mitotique était permanent. Des découvertes récentes ont montré qu’une petite proportion de neurones réintègrent le cycle cellulaire, mais on sait peu de choses sur leur sort après cela.
Image récapitulative de l’article. La partie supérieure souligne que le réengagement du cycle cellulaire neuronal est une étape de sénescence neuronale et que leurs profils moléculaires complets peuvent désormais être identifiés par le pipeline bioinformatique que nous avons signalé dans le manuscrit accepté. La partie inférieure est une version simplifiée de la figure 1A du document. Le panneau supérieur est créé par l’application BioRender. Crédit : Kim Hei-Man Chow (CC-BY 4.0)
Pour répondre à cette question, les auteurs se sont tournés vers des bases de données accessibles au public de données « snRNA-seq », dans lesquelles des noyaux individuels sont isolés et leur ARN est séquencé, fournissant ainsi un instantané de ce que faisait une cellule au moment de l’isolement. Le cycle cellulaire se déroule à travers des phases distinctes, notamment la croissance, la synthèse de l’ADN, la croissance spécifique à une division et la mitose, et chaque phase est caractérisée par un ensemble spécifique de protéines nécessaires à sa réalisation. Cela a permis aux auteurs d’utiliser l’ensemble des ARN pour leur indiquer dans quelle phase du cycle se trouvait un noyau spécifique.
Leurs données comprenaient des informations sur plus de 30 000 noyaux, chacun d’eux se voyant attribuer un score basé sur le niveau d’expression d’un ensemble d’environ 350 gènes liés au cycle cellulaire. Ils ont découvert que de petites populations de neurones excitateurs étaient effectivement réintégrées dans le cycle cellulaire. Cependant, pour la plupart, ces cellules n’ont pas réussi à continuer tout au long du cycle cellulaire pour produire des neurones filles. Au lieu de cela, les cellules subissant une réentrée présentaient également une expression élevée de gènes associés à la sénescence ; en effet, les cellules ne s’étaient réveillées que pour entrer en sénescence.
Implications pour les maladies neurodégénératives
Curieusement, les auteurs ont découvert que les neurones du cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer réintégraient le cycle cellulaire à un rythme plus élevé, et que les neurones qui étaient réintégrés dans le cycle cellulaire et vieillis présentaient une expression accrue de plusieurs gènes associés à un risque plus élevé de maladie d’Alzheimer. y compris ceux qui contribuent directement à la production d’amyloïde, la protéine collante qui s’agrège dans le cerveau atteint de MA. De même, les cerveaux de patients atteints de la maladie de Parkinson et de démence à corps de Lewy présentaient une augmentation de la proportion de neurones rentrant par rapport aux cerveaux sains.
La signification neurobiologique de cette réentrée accrue pour le cerveau malade n’est pas encore claire, mais l’approche analytique adoptée ici pourrait offrir des informations plus approfondies sur les sous-populations neuronales du cerveau, ainsi que mettre en lumière les mécanismes pathologiques des maladies neurodégénératives.
“En raison de l’existence rare et de la localisation aléatoire de ces cellules dans le cerveau, leurs profils moléculaires et leurs hétérogénéités spécifiques à la maladie restent floues”, a déclaré Chow. « Bien que des validations expérimentales de ces résultats sur des échantillons humains pertinents soient menées à l’avenir, l’applicabilité de cette approche analytique à différentes maladies et dans des contextes inter-espèces offre de nouvelles opportunités et perspectives pour compléter les approches histologiques de base dans l’étude des rôles de ces éléments. cellules dans le vieillissement cérébral et la pathogenèse des maladies.
Les auteurs ajoutent : « Ce pipeline analytique bioinformatique démontré offrira au domaine un nouvel outil pour disséquer de manière impartiale les neurones réengageant et sénescents du cycle cellulaire, et pour disséquer leurs hétérogénéités dans les cerveaux sains et ceux affectés par la maladie.
Référence : « Les événements de réentrée dans le cycle cellulaire neuronal dans le cerveau vieillissant sont plus répandus dans la neurodégénérescence et conduisent à la sénescence cellulaire » par Deng Wu, Jacquelyne Ka-Li Sun et Kim Hei-Man Chow, 23 avril 2024, PLOS Biology.
DOI : 10.1371/journal.pbio.3002559
Le travail a été soutenu, en partie, par des subventions des organismes suivants : Le Hong Kong Research Grants Council (RGC)-General Research Fund (GRF) (PI : ECS24107121, GRF16100219 et GRF16100718) (tous au KH-MC) et le RGC- Fonds de recherche collaborative (CRF) (Co-I : C4033-19EF) (KH-MC) ; le National NaturalScience Foundation-Excellent Young Scientists Fund 2020 (Réf : 32022087) (KH-MC) ; Bourse de recherche de l’Association Alzheimer (PI : AARF-17-531566) (KH-MC).
2024-04-28 22:44:06
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