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La "carte MUSIC" montre que certaines cellules du cerveau vieillissent plus vite
Dernière revue: 02.07.2025
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Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont découvert que certaines cellules cérébrales vieillissent plus vite que d'autres et qu'elles sont disproportionnellement abondantes chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer. Les chercheurs ont également observé des différences dans le processus de vieillissement de certaines cellules cérébrales selon le sexe: le cortex cérébral des femmes présente une proportion plus élevée d'oligodendrocytes « vieux » que celui des neurones « vieux » comparativement au cortex des hommes.
Ces découvertes ont été rendues possibles grâce à une nouvelle technique appelée MUSIC (cartographie des interactions des acides nucléiques dans des cellules individuelles), qui permet aux chercheurs d'observer l'intérieur des cellules cérébrales et de cartographier les interactions entre la chromatine – la forme étroitement enroulée de l'ADN – et l'ARN. Cette technique permet de visualiser ces interactions à l'échelle de chaque cellule et d'étudier leur impact sur l'expression des gènes.
« MUSIC est un outil puissant qui nous permet d'acquérir une compréhension plus approfondie des aspects complexes de la maladie d'Alzheimer », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Sheng Zhong, professeur au département de bio-ingénierie Shu Chien-Gen Lai de la Jacobs School of Engineering de l'Université de Californie à San Diego.
« Cette technologie a le potentiel de découvrir de nouveaux mécanismes moléculaires sous-jacents à la pathologie de la maladie d'Alzheimer, ce qui pourrait ouvrir la voie à des interventions thérapeutiques plus ciblées et à de meilleurs résultats pour les patients. »
Le cerveau humain contient un réseau complexe de cellules qui communiquent et interagissent de manière complexe. Au sein de chacune de ces cellules, des composants génétiques, dont la chromatine et l'ARN, interagissent de manière dynamique pour déterminer des fonctions cellulaires essentielles. À mesure que les cellules cérébrales grandissent et vieillissent, ces interactions entre la chromatine et l'ARN évoluent. Ces complexes peuvent varier considérablement d'une cellule à l'autre, en particulier dans les cellules matures. Cependant, décrypter les subtilités de ces interactions reste un défi.
Une technique appelée MUSIC est venue à la rescousse, qui permet d'observer le fonctionnement interne des cellules cérébrales. Grâce à MUSIC, l'équipe de Zhong a analysé des échantillons cérébraux post-mortem, notamment des tissus du cortex frontal humain, provenant de 14 donneurs âgés de 59 ans et plus, certains atteints de la maladie d'Alzheimer, d'autres non.
Ils ont constaté que différents types de cellules cérébrales présentaient différents schémas d'interactions entre la chromatine et l'ARN. Il est intéressant de noter que les cellules présentant moins d'interactions courtes avec la chromatine présentaient généralement des signes de vieillissement et de maladie d'Alzheimer.
« En utilisant cette technologie révolutionnaire pour analyser des cellules individuelles, nous avons découvert que certaines cellules cérébrales sont plus vieilles que d'autres », a déclaré Zhong. Il a expliqué que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentaient un nombre plus élevé de ces cellules cérébrales plus vieilles que les personnes en bonne santé.
Les chercheurs pensent que cette découverte pourrait aider à développer de nouveaux traitements contre la maladie d’Alzheimer.
« Si nous pouvons identifier les gènes dérégulés dans ces vieilles cellules et comprendre leurs fonctions dans la structure locale de la chromatine, nous pourrions également être en mesure d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles », a déclaré le premier auteur de l'étude, Xingzhao Wen, candidat au doctorat en bioinformatique dans le laboratoire de Zhong.
L'étude a également révélé des différences entre les sexes dans le vieillissement des cellules cérébrales. Dans le cortex cérébral des femmes, les chercheurs ont observé un ratio plus élevé d'oligodendrocytes âgés par rapport aux neurones âgés. Les oligodendrocytes sont un type de cellules cérébrales qui forment une couche protectrice autour des neurones. Compte tenu de leur rôle essentiel dans le maintien d'une fonction cérébrale normale, un nombre accru d'oligodendrocytes âgés pourrait aggraver le déclin cognitif.
« La présence disproportionnée d’oligodendrocytes sénescents dans le cortex cérébral des femmes pourrait apporter un nouvel éclairage sur les risques accrus de troubles neurodégénératifs et psychiatriques observés chez les femmes », a déclaré Wen.
La prochaine étape pour les chercheurs sera d’optimiser davantage MUSIC afin qu’il puisse être utilisé pour identifier les facteurs – tels que les gènes régulateurs et les circuits génétiques – qui sont responsables du vieillissement accéléré de certaines cellules cérébrales.
« Nous développerons ensuite des stratégies pour supprimer l’activité de ces gènes ou circuits, dans l’espoir de ralentir le vieillissement du cerveau », a déclaré Zhong.
Les résultats des travaux sont décrits en détail dans un article publié dans la revue Nature.