Une fontaine de jouvence moléculaire pour le cerveau
Les processus de vieillissement dans les "mini-cerveaux" observés pour la première fois
Que se passe-t-il dans le cerveau lorsque nous vieillissons ? Serait-il possible de rajeunir les cellules nerveuses ? Pour répondre à ces questions, un groupe de chercheurs d'Innsbruck a réussi pour la première fois à observer le vieillissement de mini-cerveaux.
En vieillissant, notre cerveau vieillit avec nous : nous avons plus de mal à apprendre de nouvelles choses et notre mémoire nous fait parfois défaut. Mais les symptômes sont parfois moins anodins. Le vieillissement est un facteur de risque pour les maladies neurodégénératives - telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer - dans lesquelles les cellules nerveuses meurent particulièrement vite et en grand nombre. D'importantes fonctions cérébrales sont irrémédiablement perdues car, contrairement aux cellules de la peau, le corps ne peut pas remplacer les neurones une fois qu'ils sont morts.
C'est pourquoi les chercheurs du monde entier s'efforcent de trouver des moyens de ralentir le vieillissement du cerveau ou d'en atténuer les conséquences. Mais le chemin à parcourir est encore long, explique Frank Edenhofer, directeur du groupe de recherche sur la génomique, la biologie des cellules souches et la médecine régénérative à l'université d'Innsbruck : "Les processus moléculaires qui jouent un rôle dans le vieillissement des neurones sont encore largement inconnus. Ce n'est que lorsque nous comprendrons mieux ces processus qu'il sera possible de développer des thérapies qui s'opposent aux causes de la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies similaires."
Processus de vieillissement dans le "mini-cerveau"
Pour atteindre cet objectif, le chercheur en cellules souches et son équipe ont remporté un succès important : le groupe a réussi à démontrer des processus de vieillissement typiques dans ce que l'on appelle des organoïdes cérébraux. Il s'agit de cerveaux miniatures en 3D qui se rapprochent davantage de la structure du cerveau humain que les cerveaux de souris et les cultures cellulaires en 2D. Pour la première fois, les chercheurs disposent d'un modèle de tissu humain qui leur permet d'observer le vieillissement du cerveau.
"Nous observons des processus dégénératifs typiques : des dommages oxydatifs et d'autres dommages liés à l'âge sur l'ADN, ainsi qu'une réduction de l'activité mitochondriale", note Edenhofer, et il mentionne la remarquable "érosion épigénétique". "Les marqueurs épigénétiques confèrent aux cellules leur identité. Nous avons constaté que ces marques disparaissent progressivement. Par conséquent, les neurones affectés "oublient" ce qu'ils sont et cessent de fonctionner. Cette observation souligne l'importance des changements épigénétiques dans le contexte du vieillissement.
Récompense pour une approche de recherche créative
L'équipe de recherche a récemment soumis ses résultats prometteurs pour publication - une première récompense pour avoir surmonté de nombreux défis : "Il a été difficile de faire vieillir les organoïdes. Étant donné qu'ils sont générés à partir de cellules souches, ils se trouvent dans un programme de développement "jeune"", explique Frank Edenhofer. "Nous avons donc dû forcer les cellules à exprimer une protéine appelée progérine, qui induit le vieillissement. Cela a nécessité de nombreuses tentatives. Chez l'homme, la progérine déclenche le syndrome de Hutchinson-Gilford, qui entraîne un vieillissement extrêmement prématuré.
Les efforts des chercheurs ont porté leurs fruits : une fois établi, le modèle organoïde est désormais le point de départ d'études complémentaires qui amélioreront notre compréhension du vieillissement neuronal. L'équipe espère identifier de nouveaux gènes jouant un rôle dans ce processus. Le profil des activités génétiques des organoïdes donne déjà des indications à ce sujet : "Nous observons des gènes inattendus qui n'ont pas encore été décrits dans le contexte du vieillissement cérébral", déclare Edenhofer.
L'objectif : rajeunir le cerveau
Edenhofer explore également un "sujet brûlant" dans la recherche sur la longévité : "Si nous pouvons vieillir artificiellement les cellules, pouvons-nous aussi les rajeunir ? Il s'agit de réinitialiser le programme de développement des cellules : les vieux neurones différenciés seraient ainsi reprogrammés en cellules souches cérébrales, ce qui permettrait au tissu cérébral de s'auto-renouveler. L'équipe de recherche fait actuellement les premiers pas vers cet objectif majeur, comme le rapporte Edenhofer : "Nous utilisons un cocktail de gènes dont nous savons qu'il peut reprogrammer les cellules chez la souris. Nous avons trouvé les premières indications que ce "cocktail de rajeunissement" inverse l'érosion épigénétique des neurones".
Edenhofer pense qu'il faudra beaucoup de temps avant qu'il n'y ait une cure de jouvence pour le cerveau sous la forme d'un médicament. Il critique l'idée de traiter le vieillissement comme une maladie : "Il y a une grande différence entre les signes normaux et pathologiques du vieillissement. L'un des objectifs du groupe de recherche est de guérir ce dernier, mais aussi de retarder le vieillissement normal par des mesures préventives ciblées. "Peut-être qu'un jour, il sera possible de soutenir spécifiquement la prévention par des médicaments. Nos recherches nous aident à comprendre comment notre comportement quotidien - comme l'alimentation et l'exercice physique - influence l'épigénétique et l'aptitude mitochondriale". Pour l'instant, la meilleure "fontaine de jouvence" reste un mode de vie actif, afin que notre cerveau vieillisse le plus sainement possible.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Angeliki Spathopoulou, Martina Podlesnic, Laura De Gaetano, Elena Marie Kirsch, Marcel Tisch, Francesca Finotello, Ludwig Aigner, Katharina Günther, Frank Edenhofer; "Single-cell Profiling of Reprogrammed Human Neural Stem Cells Unveils High Similarity to Neural Progenitors in the Developing Central Nervous System"; Stem Cell Reviews and Reports, Volume 20, 2024-3-22
Julianne Beirute-Herrera, Beatriz López-Amo Calvo, Frank Edenhofer, Christopher Esk; "The promise of genetic screens in human in vitro brain models"; Biological Chemistry, Volume 405, 2023-9-12
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