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La « carte musicale » montre que certaines cellules cérébrales vieillissent plus vite
Dernière revue: 14.06.2024
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Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont découvert que certaines cellules cérébrales vieillissent plus rapidement que d'autres et qu'elles sont disproportionnellement abondantes chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer. En outre, les chercheurs ont observé des différences dans le processus de vieillissement de certaines cellules cérébrales selon le sexe : dans le cortex cérébral des femmes, il y avait une proportion plus élevée de « vieux » oligodendrocytes que de « vieux » neurones par rapport au cortex des hommes. P>
Ces découvertes ont été rendues possibles par une nouvelle technique appelée MUSIC (mapping of nucleic acid interactions in single cells), qui permet aux chercheurs d'observer l'intérieur des cellules cérébrales individuelles et de cartographier les interactions entre la chromatine - la forme étroitement repliée de l'ADN - et l'ARN. Cette technique nous permet de visualiser ces interactions au niveau de la cellule unique et d'étudier comment elles affectent l'expression des gènes.
« MUSIC est un outil puissant qui nous permet d'approfondir les aspects complexes de la maladie d'Alzheimer », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Sheng Zhong, professeur de bio-ingénierie Shu Chien. Gena 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 humaincontient un réseau complexe de cellules qui communiquent et interagissent de manière complexe. Dans chacune de ces cellules, il existe une interaction dynamique de composants génétiques, notamment la chromatine et l'ARN, qui déterminent les fonctions cellulaires essentielles. À mesure que les cellules cérébrales grandissent et vieillissent, ces interactions entre la chromatine et l'ARN changent. Et dans chaque cellule, ces complexes peuvent varier considérablement, en particulier dans les cellules matures. Cependant, démêler les subtilités de ces interactions reste un défi.
La technique MUSIC est venue à la rescousse, offrant la possibilité d'examiner le fonctionnement interne des cellules cérébrales individuelles. Grâce à MUSIC, l'équipe de Zhong a analysé des échantillons cérébraux post-mortem, en particulier des tissus du cortex frontal humain, obtenus auprès de 14 donneurs âgés de 59 ans ou plus, certains atteints de la maladie d'Alzheimer et d'autres non.
Ils ont découvert que différents types de cellules cérébrales présentent différents modèles d'interaction entre la chromatine et l'ARN. Il est intéressant de noter que les cellules présentant moins d'interactions courtes avec la chromatine ont tendance à montrer des signes de vieillissement et de maladie d'Alzheimer.
« En utilisant cette technologie transformatrice pour analyser des cellules individuelles, nous avons découvert que certaines cellules cérébrales sont plus anciennes que d'autres », a déclaré Zhong. Il a expliqué que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer avaient un nombre plus élevé de ces vieilles cellules cérébrales que les personnes en bonne santé. Les chercheurs pensent que cette découverte pourrait aider à développer de nouveaux traitements pour la maladie d'Alzheimer. « Si nous pouvons identifier les gènes dysrégulés dans ces vieilles cellules et comprendre leurs fonctions dans la structure locale de la chromatine, nous pouvons également identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles », a déclaré le premier auteur de l'étude, Xingzhao Wen, doctorant 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 trouvé un rapport plus élevé entre les vieux oligodendrocytes et les vieux neurones. Les oligodendrocytes sont un type de cellule cérébrale qui forme une couche protectrice autour des neurones. Étant donné leur rôle essentiel dans le maintien d’une fonction cérébrale normale, l’augmentation du nombre d’oligodendrocytes âgés peut aggraver le déclin cognitif.
« La présence disproportionnée d’oligodendrocytes âgés 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.
Ensuite, les chercheurs travailleront à optimiser davantage MUSIC pour l’utiliser afin d’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 cérébral », a déclaré Zhong.
Les résultats des travaux sont décrits en détail dans un article publié dans la revue Nature magazine.