Alzheimer: comment la luminothérapie pourrait protéger le cerveau
Des chercheurs ont déjà montré qu’un type de luminothérapie pourrait potentiellement réduire les protéines toxiques qui s’accumulent dans le cerveau dans la maladie d’Alzheimer. Maintenant, la même équipe a identifié ce qui se passe au niveau de la cellule pour atteindre ce résultat.
En 2016, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge ont découvert que faire briller une lumière scintillante dans les yeux des souris pouvait réduire l'accumulation toxique de protéines amyloïdes et tau qui se produisent dans le cerveau avec la maladie d'Alzheimer.
La luminothérapie stimule une forme d'onde cérébrale appelée oscillation gamma, qui, selon la recherche, est altérée chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer.
Plus récemment, l'équipe du MIT a révélé que la combinaison de la luminothérapie et de la thérapie par le son étendait encore plus les effets bénéfiques.
Ces études ont également montré que la luminothérapie peut améliorer la mémoire chez les souris génétiquement prédisposées à développer la maladie d'Alzheimer et la mémoire spatiale chez les souris plus âgées sans cette maladie.
L'enquête la plus récente, qui figure désormais dans la revue Neurone, a montré que l'augmentation des oscillations gamma peut améliorer la connexion entre les cellules nerveuses, réduire l'inflammation et préserver contre la mort cellulaire dans des modèles murins de la maladie d'Alzheimer.
Il montre également que les effets considérables du traitement concernent non seulement les cellules nerveuses, ou neurones, mais également un type de cellule immunitaire appelée microglie.
"Il semble", déclare Li-Huei Tsai, auteur principal de l'étude, professeur de neurosciences et directeur du Picower Institute for Learning and Memory au MIT, "que la neurodégénérescence est largement évitée."
Alzheimer et protéines toxiques
L’Alzheimer est une maladie qui détruit progressivement les tissus cérébraux et les fonctions associées par la perte irréversible de cellules.
Un rapport publié en 2018 par Alzheimer’s Disease International révèle que 50 millions de personnes dans le monde souffrent de démence et que pour les deux tiers d’entre elles, la maladie d’Alzheimer en est la cause.
Bien que certains traitements puissent ralentir les symptômes d'Alzheimer pendant un certain temps, aucun, à ce jour, ne peut guérir la maladie.
Chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer, le cerveau commence à changer longtemps avant de présenter des symptômes de démence. Ces symptômes incluent des difficultés à penser et à se souvenir.
Deux changements en particulier sont le développement de dépôts toxiques, ou plaques, de protéine bêta-amyloïde entre les cellules nerveuses, et la formation d'enchevêtrements toxiques de protéine tau à l'intérieur des cellules.
Le professeur Tsai et ses collègues expliquent que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentent également une autre altération du cerveau: «une puissance réduite des oscillations dans la bande de fréquences gamma».
Les scientifiques ont proposé que les oscillations gamma sont un type d'onde cérébrale important pour des fonctions telles que la mémoire et l'attention.
Dans leurs travaux antérieurs, les chercheurs avaient montré que l'exposition à la lumière scintillante à une vitesse de 40 cycles par seconde, ou hertz, stimulait des oscillations gamma dans le cortex visuel du cerveau chez la souris.
L'ajout de tonalités sonores battant à la même fréquence a amélioré l'effet de réduction de la plaque dentaire de la luminothérapie et l'a étendu au-delà du cortex visuel dans l'hippocampe et une partie du cortex préfrontal.
Les oscillations gamma des deux traitements ont également conduit à des améliorations de la fonction de mémoire dans les modèles murins de la maladie d'Alzheimer.
Niveau de neuroprotection remarquable
Avec la nouvelle étude, les chercheurs voulaient en savoir plus sur les mécanismes sous-jacents qui ont conduit à ces avantages.
Pour ce faire, ils ont utilisé deux modèles murins d’Alzheimer: Tau P301S et CK-p25. Le professeur Tsai dit que les deux types de souris subissent une perte de cellules nerveuses beaucoup plus importante que le modèle utilisé dans les études de luminothérapie précédentes.
Les souris Tau P301S produisent une protéine tau mutante qui forme des enchevêtrements à l’intérieur des cellules, comme celles qui se produisent à l’intérieur des cellules cérébrales des humains atteints de la maladie d’Alzheimer. Les souris CK-p25 produisent une protéine appelée p25 qui provoque une «neurodégénérescence sévère».
L'équipe a constaté que la luminothérapie quotidienne qui commençait avant le début prévu de la neurodégénérescence produisait des effets remarquables sur les deux types de souris.
Les souris Tau P301S qui ont reçu 3 semaines de traitement n'ont montré aucun signe de dégénérescence neuronale, contre 15 à 20% de perte neuronale chez les souris non traitées.
Le résultat était le même chez les souris CK-p25, qui ont subi 6 semaines de traitement.
Le professeur Tsai affirme qu'elle «travaille avec la protéine p25 depuis plus de 20 ans» et que la protéine est très toxique pour le cerveau. Cependant, elle n'a jamais rien vu de tel auparavant. «C’est très choquant», ajoute-t-elle.
«Nous avons constaté que les niveaux d'expression du transgène p25 sont exactement les mêmes chez les souris traitées et non traitées, mais il n'y a pas de neurodégénérescence chez les souris traitées», explique-t-elle.
Lorsque les chercheurs ont testé la mémoire spatiale des souris, ils ont également trouvé des résultats surprenants: la luminothérapie a amélioré les performances des souris plus âgées qui n’étaient pas génétiquement programmées pour développer la maladie d’Alzheimer, mais elle n’a eu aucun effet sur des souris plus jeunes et similaires.
Différences marquées dans l'activité des gènes
Les chercheurs ont également examiné les changements génétiques chez les souris traitées et non traitées. Ils ont découvert que les cellules nerveuses des souris non traitées avaient une activité réduite dans les gènes qui réparent l'ADN et dans ceux qui aident à faire fonctionner les connexions entre les cellules nerveuses. Les souris traitées, en revanche, ont montré une plus grande activité dans ces gènes.
En outre, ils ont vu que les souris traitées avaient plus de connexions entre les cellules nerveuses et que celles-ci fonctionnaient de manière plus cohérente.
Les scientifiques ont également étudié l'activité des gènes dans la microglie, ou les cellules immunitaires qui aident à éliminer les déchets cellulaires et autres débris dans le cerveau.
Ces enquêtes ont révélé que les gènes qui favorisent l'inflammation étaient plus actifs chez les souris qui n'ont pas reçu la luminothérapie. Cependant, les souris traitées ont montré un manque d'activité marqué dans ces gènes. Ils ont également montré une activité accrue dans les gènes qui affectent la capacité de la microglie à se déplacer.
Les auteurs de l'étude expliquent que ces résultats suggèrent que la luminothérapie a renforcé la capacité de la microglie à faire face à l'inflammation. Cela les a peut-être rendus plus aptes à éliminer les déchets, y compris les protéines défectueuses qui peuvent s'accumuler pour former des plaques et des enchevêtrements toxiques.
Le professeur Tsai nous rappelle qu'une question importante reste sans réponse: comment l'oscillation gamma induit-elle ces différentes formes de protection?
Peut-être que les oscillations ont déclenché quelque chose à l'intérieur des cellules nerveuses. Le professeur Tsai dit qu'elle aime à penser que les cellules nerveuses sont «les principaux régulateurs».
«Beaucoup de gens me demandent si la microglie est le type de cellule le plus important dans cet effet bénéfique, mais pour être honnête, nous ne le savons vraiment pas.»
Professeur Li-Huei Tsai
