Découvrir le mécanisme d’amélioration de l’énergie cérébrale

résumé: Les chercheurs ont pu identifier un mécanisme clé pour détecter le moment où le cerveau a besoin d’un regain d’énergie, qui implique les astrocytes et la molécule adénosine. Cette découverte pourrait conduire à de nouveaux traitements pour maintenir la santé et la longévité du cerveau, notamment pour lutter contre le déclin cognitif et les maladies neurodégénératives.

L’étude a révélé que les astrocytes surveillent l’activité neuronale et activent les voies qui fournissent de l’énergie au cerveau, garantissant ainsi un fonctionnement cérébral efficace. Cette découverte offre des traitements potentiels pour des maladies telles que la maladie d’Alzheimer.

Faits marquants:

1. Les astrocytes jouent un rôle essentiel en fournissant de l’énergie aux neurones lors d’activités à forte demande.
2. La molécule d’adénosine est essentielle à l’activation du métabolisme du glucose dans les astrocytes.
3. La désactivation de ce mécanisme d’augmentation de l’énergie altère les fonctions cérébrales, la mémoire et le sommeil.

source: Collège universitaire de Londres

Un mécanisme clé qui révèle quand le cerveau a besoin d’un regain d’énergie supplémentaire pour soutenir son activité a été identifié dans une étude menée sur des souris et des cellules dirigée par des scientifiques de l’Université de Londres.

Les scientifiques affirment que leurs résultats, publiés dans… natureCette découverte pourrait nous aider à développer de nouveaux traitements pour maintenir la santé et la longévité du cerveau, car d’autres études ont montré que le métabolisme énergétique du cerveau peut être perturbé tard dans la vie et contribuer au déclin cognitif et au développement de maladies neurodégénératives.

L’auteur principal, le professeur Alexander Gorin (neurosciences, physiologie et pharmacologie, University College de Londres) a déclaré : « Notre cerveau est constitué de milliards de neurones, qui travaillent ensemble pour coordonner de nombreuses fonctions et effectuer des tâches complexes telles que le contrôle des mouvements, l’apprentissage et la formation de souvenirs. Tous ces calculs nécessitent une énergie élevée et nécessitent un apport constant de nutriments et d’oxygène.

« Lorsque notre cerveau est le plus actif, par exemple lorsque nous effectuons une tâche mentalement intense, notre cerveau a besoin d’un regain d’énergie immédiat, mais les mécanismes précis qui garantissent que les zones actives du cerveau reçoivent localement de l’énergie métabolique à la demande ne sont pas entièrement compris. »

Des recherches antérieures ont montré que de nombreuses cellules cérébrales appelées astrocytes jouent un rôle en fournissant aux neurones du cerveau l’énergie dont ils ont besoin. Les astrocytes, en forme d’étoiles, sont un type de cellules gliales, qui sont des cellules non neuronales présentes dans le système nerveux central.

Lorsque les neurones voisins ont besoin d’un apport énergétique accru, les astrocytes interviennent rapidement en activant leurs propres réserves de glucose et en les métabolisant, entraînant ainsi une production et une libération accrues de lactate. Le lactate complète le pool d’énergie facilement disponible pour être utilisé par les neurones du cerveau.

Le professeur Gorin a expliqué : « Dans notre étude, nous avons découvert exactement comment les astrocytes sont capables de surveiller la consommation d’énergie de leurs neurones voisins et de lancer ce processus qui fournit une énergie chimique supplémentaire aux zones cérébrales encombrées. »

Dans une série d’expériences utilisant des modèles de souris et des échantillons de cellules, les chercheurs ont identifié un ensemble de récepteurs spécifiques dans les astrocytes capables de détecter et de surveiller l’activité neuronale, stimulant ainsi une voie de signalisation impliquant une molécule essentielle appelée adénosine.

Les chercheurs ont découvert que la voie de signalisation métabolique activée par l’adénosine dans les astrocytes est la même que celle qui recrute les réserves d’énergie dans les muscles et le foie, par exemple lorsque nous faisons de l’exercice.

L’adénosine active le métabolisme du glucose dans les astrocytes et fournit de l’énergie aux neurones pour garantir que la fonction synaptique (neurotransmetteurs qui transmettent les signaux de communication entre les cellules) se poursuit à un rythme rapide dans des conditions de demande énergétique élevée ou de faible apport énergétique.

Les chercheurs ont découvert que lorsqu’ils inactivaient les principaux récepteurs des astrocytes chez la souris, l’activité cérébrale de l’animal était moins efficace, y compris une altération significative du métabolisme cérébral, de la mémoire et des troubles du sommeil, démontrant ainsi que la voie de signalisation qu’ils ont identifiée est vitale pour des processus tels que l’apprentissage, la mémoire. et dormir.

Le premier auteur et co-auteur de l’étude, le Dr Shafiq Thiparambil, qui a commencé l’étude à l’Université de Londres avant de rejoindre l’Université de Lancaster, a déclaré : « L’identification de ce mécanisme pourrait avoir des implications plus larges, car cela pourrait être un moyen de traiter les maladies du cerveau où la régulation de l’énergie cérébrale est régulée négativement, comme la neurodégénérescence et la démence.

Le professeur Gorin a ajouté : « Nous savons que l’équilibre énergétique du cerveau s’affaiblit progressivement avec l’âge, et ce processus s’accélère lors du développement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer.

« Notre étude identifie une cible attrayante et facilement traitable ainsi qu’une opportunité thérapeutique pour récupérer l’énergie cérébrale dans le but de protéger les fonctions cérébrales, de maintenir la santé cognitive et de favoriser la longévité du cerveau. »

Financement : Les chercheurs ont reçu le soutien de la Wellcome Foundation et des scientifiques de l’Université de Londres, de l’Université de Lancaster, de l’Imperial College de Londres, du King’s College de Londres, de l’Université Queen Mary de Londres, de l’Université de Bristol, de l’Université de Warwick et de l’Université du Colorado ont participé à l’étude. .

A propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

auteur: Chris Lynn
source: Collège universitaire de Londres
communication: Chris Lane – UCL
image: Image tirée de Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« La signalisation de l’adénosine vers les astrocytes coordonne le métabolisme et la fonction cérébrale« Par Alexander Gorin et al. nature

un résumé

La signalisation de l’adénosine vers les astrocytes coordonne le métabolisme et la fonction cérébrale

Les calculs du cerveau effectués par des milliards de neurones dépendent d’un apport adéquat et continu en nutriments et en oxygène.

Les astrocytes, voisins omniprésents des neurones, contrôlent l’absorption et le métabolisme du glucose dans le cerveau, mais les mécanismes précis de liaison métabolique entre les neurones et les astrocytes qui assurent la prise en charge à la demande des besoins énergétiques neuronaux ne sont pas entièrement compris.

Nous montrons ici, à l’aide de modèles animaux expérimentaux in vitro et in vivo, que l’activation métabolique des astrocytes dépendante de l’activité neuronale est médiée par l’adénosine neuromodulatrice agissant sur les récepteurs A2B des astrocytes. La stimulation du récepteur A2B recrute l’adénosine cyclique classique 3′,5′-monophosphate-protéine kinase.

Une voie de signalisation qui conduit à l’activation rapide du métabolisme du glucose dans les astrocytes et à la libération de lactate, qui complète le pool d’énergie extracellulaire facilement disponible.

Des modèles expérimentaux de souris impliquant la suppression conditionnelle du gène codant pour le récepteur A2B dans les astrocytes ont montré que la signalisation métabolique médiée par l’adénosine est essentielle au maintien de la fonction synaptique, en particulier dans des conditions de demande énergétique élevée ou de faible apport énergétique.

L’inactivation de l’expression des récepteurs A2B dans les astrocytes a entraîné une reprogrammation majeure du métabolisme énergétique cérébral, empêchant la plasticité synaptique de l’hippocampe, altérant considérablement la mémoire de reconnaissance et perturbant le sommeil.

Ces données identifient le récepteur de l’adénosine A2B comme un capteur astrocytes de l’activité neuronale et montrent que la signalisation AMPc dans les astrocytes ajuste le métabolisme énergétique du cerveau pour soutenir leurs fonctions de base telles que le sommeil et la mémoire.