Une nouvelle approche pourrait sauver les cellules cérébrales des maladies neurodégénératives
Les maladies neurodégénératives, telles que la maladie d'Alzheimer et de Huntington, partagent un mécanisme de lésion des cellules cérébrales qui pourrait offrir une nouvelle cible de traitement, selon de nouvelles recherches sur les cellules humaines et les souris.
Une récente Neuroscience de la nature L'étude décrit comment les chercheurs ont découvert le mécanisme et comment il conduit à la mort des neurones ou des cellules nerveuses.
«Nous avons identifié un nouveau moyen potentiel de réduire la mort des cellules nerveuses dans un certain nombre de maladies caractérisées par de telles pertes», déclare l'auteur principal de l'étude Daria Mochly-Rosen, Ph.D., professeur de biologie chimique et des systèmes à la Stanford University School. of Medicine, en Californie.
Le mécanisme implique la microglie et les astrocytes, deux types de cellules qui aident normalement à protéger les neurones ou les cellules nerveuses.
La microglie et les astrocytes sont des cellules gliales, un type de cellule que les scientifiques considéraient autrefois comme la «colle du système nerveux».
Ce n'est plus le cas, cependant, car les chercheurs découvrent de plus en plus que les cellules gliales jouent un rôle vital dans le développement et le fonctionnement du cerveau.
Parmi les nombreuses tâches que les astrocytes accomplissent, il y a la détermination du nombre et de l'emplacement des connexions que les neurones établissent entre eux. Ces cellules gliales libèrent également divers produits chimiques, tels que des facteurs de croissance et des substances essentielles au métabolisme.
Pendant ce temps, la microglie surveille les signes de lésion tissulaire et élimine les agents qui pourraient en être la cause, y compris les agents pathogènes de la maladie et les fragments ou débris des neurones.
Cellules gliales et maladies neurodégénératives
L’accumulation de protéines toxiques à l’intérieur des cellules cérébrales est désormais une caractéristique bien connue des maladies neurodégénératives, telles que la maladie d’Alzheimer, de Huntington et la sclérose latérale amyotrophique (SLA).
L'accumulation de protéines toxiques empêche les cellules nerveuses de fonctionner correctement et finit par déclencher leur mort.
Dans leur article d'étude, les auteurs décrivent également une autre caractéristique moins connue des maladies neurodégénératives. Cette caractéristique est l'activation des cellules gliales «à un état qui déclenche une sécrétion accrue de facteurs pro-inflammatoires».
Cette activation des cellules gliales, à son tour, conduit à une série de processus qui endommagent également les neurones. Les scientifiques appellent cet ensemble de mécanismes «neuroinflammation».
Les chercheurs ont supposé que le déclencheur de la neuroinflammation par les cellules gliales était la présence de débris de neurones.
Des études animales, par exemple, ont montré qu'à la suite d'une lésion cérébrale, la microglie peut activer les astrocytes dans un état appelé A1 et causer d'autres dommages et la mort des neurones.
Cependant, le déclencheur de ce mécanisme n'était pas clair, tout comme s'il existe des composés qui peuvent empêcher les astrocytes d'entrer dans l'état hyperactif A1. Telles sont les questions que la nouvelle étude cherchait à résoudre.
Mitochondries et leur comportement inattendu
En examinant la microglie, les chercheurs ont montré que le cercle vicieux nocif de l'inflammation peut également se développer lorsqu'il n'y a pas de morceaux de neurone à éliminer. Alors, ils sont allés à la recherche d'un déclencheur. Ils l'ont trouvé sous une forme curieuse de comportement mitochondrial.
Les mitochondries sont de minuscules centrales électriques à l'intérieur des cellules qui produisent de l'énergie pour que les cellules fabriquent des protéines et remplissent leurs diverses fonctions. Une cellule typique peut contenir des milliers de mitochondries.
Ce que l'équipe a découvert, à leur grande surprise, c'est que ces minuscules composants cellulaires semblent capables d'envoyer des signaux de mort entre les cellules.
Les mitochondries sont dans un état dynamique continu de changement de taille, de forme et d'emplacement dans les cellules. Ils se fragmentent et se réassemblent dans un processus de fission et de fusion constantes, et l'équilibre entre ces deux processus peut déterminer le fonctionnement des mitochondries à l'intérieur des cellules.
Trop de fusion fait perdre aux mitochondries leur agilité; trop de fission, et ils deviennent trop fragmentés pour fonctionner.
Il semble que les protéines toxiques à l'origine des maladies neurodégénératives peuvent stimuler l'hyperactivité de Drp1, une enzyme nécessaire au maintien de l'équilibre fission-fusion dans les mitochondries.
Dans des études antérieures, Mochly-Rosen et son équipe ont découvert que le traitement avec le peptide, ou petite protéine, P110, peut réduire la fission mitochondriale et les dommages cellulaires qui en résultent induits par la Drp1 hyperactive.
Réduction de l'inflammation et de la mort neuronale
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que le traitement de souris pendant plusieurs mois avec P110 réduisait l'activité des microglies et des astrocytes et l'inflammation dans le cerveau des animaux.
Dans d'autres expériences utilisant des cellules cultivées, l'équipe a découvert que la microglie et les astrocytes peuvent expulser les mitochondries endommagées dans leur environnement et que celles-ci peuvent endommager et tuer les neurones. Ces expériences ont également montré que P110 peut bloquer cela.
Des études récentes ont montré que les cellules saines peuvent également expulser les mitochondries et que cela ne cause aucun dommage. Cependant, la microglie et les astrocytes enflammés expulsaient les mitochondries endommagées, qui étaient mortelles pour les neurones voisins.
L'équipe a découvert que P110 était capable de bloquer suffisamment la fragmentation des mitochondries à l'intérieur de la microglie et des astrocytes pour réduire considérablement la mort des neurones.
Les chercheurs poursuivent maintenant leurs recherches pour savoir exactement comment les mitochondries endommagées expulsées des cellules gliales déclenchent la mort des neurones.
