Des scientifiques de l’Institut Allen ont identifié des types de cellules spécifiques dans le cerveau de souris qui subissent des changements importants au cours du vieillissement, ainsi qu’un point chaud spécifique où beaucoup de ces changements se produisent. Ces découvertes, publiées dans la revue Nature, pourraient ouvrir la voie à de futures thérapies visant à ralentir ou à contrôler le processus de vieillissement du cerveau.
Les principales découvertes
- Des cellules sensibles : Les scientifiques ont découvert des dizaines de types de cellules spécifiques, principalement des cellules gliales, connues pour être des cellules de soutien du cerveau et dont l’expression génétique a considérablement changé avec l’âge. Parmi les cellules fortement touchées, on trouvait la microglie et les macrophages marginaux, les oligodendrocytes, les tanycytes et les cellules épendymaires.
- Inflammation et protection des neurones : dans les cerveaux vieillissants, l’activité des gènes liés à l’inflammation a augmenté, tandis que l’activité des gènes liés à la structure et à la fonction neuronales a diminué.
- Point chaud du vieillissement : les scientifiques ont découvert un point chaud spécifique qui combine à la fois la diminution de la fonction neuronale et l’augmentation de l’inflammation dans l’hypothalamus. Les changements les plus significatifs dans l’expression des gènes ont été observés dans des types de cellules proches du troisième ventricule de l’hypothalamus, notamment les tanycytes, les cellules épendymaires et les neurones, qui sont connus pour leur rôle dans l’absorption des aliments, l’homéostasie énergétique, le métabolisme et la manière dont notre corps utilise les nutriments. Cela suggère un lien possible entre l’alimentation, les facteurs liés au mode de vie, le vieillissement cérébral et les changements qui peuvent influencer notre vulnérabilité aux maladies cérébrales liées à l’âge.
Une carte détaillée montre quelles cellules du cerveau pourraient être les plus touchées par le vieillissement
“Notre hypothèse est que ces types de cellules sont de moins en moins efficaces pour intégrer les signaux provenant de notre environnement ou des choses que nous consommons”, a déclaré Kelly Jin, Ph.D., chercheuse à l’Allen Institute for Brain Science et auteure principale de l’étude. Et selon les chercheurs, cette perte d’efficacité contribue en quelque sorte à ce que nous connaissons comme le processus de vieillissement dans le reste de notre corps. Pour mener à bien cette étude, financée par les National Institutes of Health (NIH), les chercheurs ont utilisé le séquençage de l’ARN monocellulaire de pointe et des outils avancés de cartographie du cerveau, développés dans le cadre de la BRAIN Initiative® des NIH, pour cartographier plus de 1,2 million de cellules cérébrales de jeunes souris (âgées de deux mois) et de souris âgées (âgées de 18 mois) dans 16 larges régions du cerveau.
Selon les scientifiques, les souris âgées correspondent à un être humain d’âge moyen tardif. Les cerveaux de souris présentent de nombreuses similitudes avec les cerveaux humains en termes de structure, de fonction, de gènes et de types de cellules. “Le vieillissement est le principal facteur de risque de la maladie d’Alzheimer et de nombreuses autres maladies cérébrales dévastatrices. Ces résultats fournissent une carte très détaillée des cellules cérébrales qui pourraient être les plus touchées par le vieillissement”, a déclaré Richard J. Hodes, M.D., directeur du National Institute on Aging des NIH. Cette nouvelle carte pourrait changer radicalement la façon dont les scientifiques pensent aux effets du vieillissement sur le cerveau et fournit également un guide pour le développement de nouveaux traitements pour les maladies cérébrales liées à l’âge.
Une voie vers de nouvelles thérapies
La compréhension de ce point chaud de l’hypothalamus en fait un point de mire pour les études futures. Associée à la connaissance des cellules qui doivent être ciblées, elle pourrait conduire au développement d’agents thérapeutiques liés à l’âge qui contribueraient à maintenir la fonction et à prévenir les maladies neurodégénératives. Les chercheurs ont l’intention de développer des instruments capables de cibler ces types de cellules. Selon le Dr Hongkui Zeng, vice-président exécutif et directeur de l’Allen Institute for Brain Science, la question se pose de savoir si le processus de vieillissement peut être retardé en améliorant la fonction de ces cellules. Les dernières découvertes concordent également avec des études antérieures qui associent le vieillissement à des changements métaboliques, ainsi qu’avec des recherches qui suggèrent que le jeûne intermittent, une alimentation équilibrée ou la réduction des calories peuvent influencer la durée de vie ou peut-être même l’allonger. Des recherches antérieures ont notamment montré que le cerveau pourrait bénéficier d’un régime cétogène, car il améliore les performances de la mémoire.
Cette étude pose les bases de nouvelles stratégies en matière de nutrition et d’approches thérapeutiques visant à maintenir la santé du cerveau jusqu’à un âge avancé, ainsi que de nouvelles recherches sur la complexité du vieillissement avancé dans le cerveau. Alors que les scientifiques continuent à explorer ces relations, la recherche pourrait ouvrir la voie à des interventions diététiques ou médicamenteuses plus spécifiques pour combattre ou ralentir le vieillissement au niveau cellulaire. “Le plus important dans notre étude est que nous avons trouvé les acteurs principaux – les vrais acteurs principaux – et les substrats biologiques de ce processus”, a déclaré Zeng. “Lorsque vous assemblez les pièces de ce puzzle, vous devez trouver les bons acteurs. C’est un bel exemple de la raison pour laquelle il faut étudier le cerveau et le corps à ce type de niveau spécifique au type de cellule. Sinon, les changements qui se produisent dans certains types de cellules pourraient être moyennés et ne pas être détectés si l’on mélange différents types de cellules”.