Brain health

Apporter un nouvel espoir au traitement de la maladie d’Alzheimer en améliorant la clairance du cerveau


Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) réalisent des progrès passionnants dans la lutte contre la maladie d’Alzheimer, dévoilant des résultats qui pourraient ouvrir la voie à de nouveaux traitements.

Leurs recherches ont été récemment publiées dans nature, a montré comment des rythmes cérébraux spécifiques peuvent ralentir considérablement la progression de la maladie d’Alzheimer lorsqu’ils sont stimulés par la lumière et le son. La clé de cette avancée réside dans l’amélioration de la clairance amyloïde dans le cerveau, grâce à l’activation du système glymphoïde du cerveau, une voie importante d’élimination des déchets.

La maladie d’Alzheimer représente l’un des défis les plus redoutables de la recherche sur la neurodégénérescence. Il s’agit d’une maladie évolutive caractérisée par une détérioration de la mémoire et des fonctions cognitives qui affecte profondément la vie des individus et de leurs familles.

Au cœur de la pathologie de la maladie d’Alzheimer se trouvent deux facteurs clés : les plaques bêta-amyloïdes et les enchevêtrements de tau. La bêta-amyloïde est une protéine qui peut s’accumuler entre les cellules nerveuses, formant des plaques censées perturber le fonctionnement cellulaire.

Tau est une protéine qui stabilise les microtubules neuronaux, mais dans la maladie d’Alzheimer, la protéine Tau devient anormale et forme des enchevêtrements dans les cellules, entraînant un dysfonctionnement neuronal supplémentaire et la mort cellulaire. Ces marqueurs pathologiques contribuent non seulement aux symptômes cliniques de la maladie d’Alzheimer mais illustrent également la complexité du développement de traitements efficaces.

Ces dernières années, la recherche a exploré des moyens innovants pour ralentir la progression de la maladie d’Alzheimer, avec un accent particulier sur les méthodes non invasives. Parmi elles, la stimulation sensorielle à une fréquence gamma de 40 Hz s’est révélée être une approche prometteuse. Des études antérieures, y compris celles menées par le MIT et d’autres institutions, ont montré que l’exposition à cette fréquence spécifique de clics lumineux et sonores peut réduire les niveaux d’amyloïde dans le cerveau de modèles murins atteints de la maladie d’Alzheimer.

Ces résultats suggèrent que la stimulation gamma peut affecter l’activité cérébrale de manière à favoriser la clairance amyloïde, ouvrant potentiellement de nouvelles voies thérapeutiques. Cependant, les mécanismes à l’origine de ces effets restent largement inconnus, ce qui incite à des recherches plus approfondies.

« Depuis que nous avons publié notre premier résultat En 2016, les gens me demandaient comment ça marche ? Pourquoi 40 Hz ? Pourquoi ne pas choisir une autre fréquence ? “, a déclaré l’auteur principal de l’étude Cai LihuiProfesseur Picower de neurosciences et directeur du Picower Institute et du MIT Initiative sur le vieillissement cérébral. “Ce sont des questions vraiment importantes sur lesquelles nous travaillons très dur en laboratoire.”

Pour commencer leur étude, les chercheurs ont utilisé un modèle de souris génétiquement modifié pour présenter des caractéristiques similaires à celles de la maladie d’Alzheimer, connues sous le nom de souris « 5XFAD ». Ces souris sont porteuses de mutations entraînant des taux élevés de bêta-amyloïde, reflétant les caractéristiques pathologiques de la maladie d’Alzheimer chez l’homme.

La première étape consiste à reproduire les résultats précédents, confirmant que l’exposition à une stimulation sensorielle à 40 Hz (en particulier, des éclairs lumineux et des clics sonores à cette fréquence) augmente effectivement l’activité des neurones à fréquence gamma dans le cerveau et conduit à une baisse des niveaux d’amyloïde. Ce travail fondamental jette les bases d’une exploration plus approfondie des processus biologiques sous-jacents.

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Les chercheurs se sont ensuite intéressés au système glymphoïde, un réseau récemment découvert qui aide à éliminer les déchets du cerveau, en parallèle avec le système lymphatique d’autres parties du corps. Ils ont émis l’hypothèse que le système lymphoïde pourrait jouer un rôle clé dans la réduction de l’amyloïde observée après une stimulation gamma. Expérimentalement, ils ont mesuré le flux de liquide céphalorachidien (LCR) dans le tissu cérébral de souris ayant reçu une stimulation de 40 Hz et ont comparé ces mesures avec celles de souris témoins non traitées.

Les résultats ont été frappants : les souris traitées aux rayons gamma ont montré une augmentation significative du flux de liquide céphalo-rachidien à travers le tissu cérébral, ainsi qu’un taux accru d’excrétion de liquide interstitiel, ce qui suggère que le système glymphatique est activement impliqué dans l’élimination de l’amyloïde.

En approfondissant les mécanismes moléculaires, l’équipe a exploré le rôle du canal hydrique aquaporine 4 (AQP4) situé sur les astrocytes, qui est essentiel à l’échange de liquide lymphoïde. En bloquant chimiquement la fonction AQP4, ils ont observé que la stimulation gamma empêchait la réduction de l’amyloïde et l’amélioration cognitive, soulignant le rôle essentiel de l’AQP4 et des astrocytes dans ce processus. En outre, les techniques génétiques visant à perturber l’AQP4 ont confirmé son rôle important dans la promotion de la clairance amyloïde grâce à une stimulation gamma.

Une autre découverte fascinante a été réalisée en examinant le rôle de neurones et de peptides spécifiques dans ce processus. Les chercheurs ont découvert que la stimulation gamma entraînait une production accrue de certains peptides dans un sous-ensemble de neurones appelés interneurones. Parmi ces peptides, le peptide intestinal vasoactif (VIP) se distingue par son efficacité potentielle contre la maladie d’Alzheimer.

Les expériences montrent que l’augmentation du VIP dans le cerveau des souris traitées aux rayons gamma joue un rôle crucial dans la médiation de la clairance de l’amyloïde par le système lymphoïde. De plus, l’arrêt chimique des neurones exprimant VIP annulait les avantages de la stimulation gamma, soulignant l’importance de la signalisation peptidique dans ce contexte.

Les résultats de l’étude élucident l’interaction complexe entre l’activité neuronale, la signalisation peptidique et les systèmes d’élimination des déchets du cerveau, fournissant ainsi des informations précieuses sur la façon dont la stimulation sensorielle aux fréquences gamma affecte la pathologie de la maladie d’Alzheimer. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie prometteuse d’intervention thérapeutique, mettent en évidence le rôle du système lymphoïde dans l’élimination de l’amyloïde et permettent de mieux comprendre les mécanismes biologiques qui pourraient être utilisés pour lutter contre les maladies neurodégénératives.

Recherche, “La stimulation gamma multisensorielle favorise la clairance lymphoïde de l’amyloïde» par Mitchell H. Murdock, Cheng-Yi Yang, Na Sun, Ping-Chieh Pao, Cristina Blanco-Duque, Martin C. Kahn, TaeHyun Kim, Nicolas S. Lavoie, Matheus B. Victor, Md Rezaul Islam, Fabiola Galiana, Noelle Leary, Sidney Wang, Adele Bubnys, Emily Ma, Leyla A. Akay, Madison Sneve, Qian Yong, Lai Cuixin, Michelle M. McCarthy, Nancy Kopell, Manolis Kellis, Kiryl D. Piatkevich, Edward S. Boyden et Cai Lihui .



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