Une étude menée par Massachusetts Institute of Technology publiée dans le Journal of Neuroscience fournit de nouvelles preuves que le déclin de la capacité des cellules cérébrales, appelé «plasticité», plutôt qu'une diminution du nombre total de cellules pourrait être à la base de certains déclins sensoriels et cognitifs associés au vieillissement cérébral normal. Les chercheurs révèlent que les interneurones inhibiteurs du cortex visuel des souris restent tout aussi abondants au cours du vieillissement, mais que leur arbre se simplifie et devient beaucoup moins dynamique et flexible sur le plan structurel.
Les chercheurs révèlent également qu’ils pourraient restaurer un degré important de plasticité perdue dans les cellules en donnant aux souris de traitement le médicament antidépresseur couramment utilisé, la fluoxétine, également connu sous le nom de Prozac. Les chercheurs croient que les altérations structurelles de la morphologie neuronale et des connexions synaptiques soient les caractéristiques les plus corrélées avec l'âge du cerveau, et peuvent être considérées comme la base physique potentielle du déclin lié à l'âge
Les chercheurs se sont concentrés sur le vieillissement des interneurones inhibiteurs, moins bien compris que celui des neurones excitateurs, mais selon eux, potentiellement plus crucial pour la plasticité. La plasticité, à son tour, est essentielle pour permettre l'apprentissage et la mémoire et pour maintenir l'acuité sensorielle. Dans cette étude, alors qu'ils se sont concentrés sur le cortex visuel, la plasticité qu'ils ont mesurée est considérée comme importante ailleurs dans le cerveau.
Les chercheurs ont dénombré et suivi de façon chronique la structure des interneurones inhibiteurs chez des dizaines de souris âgées de 3, 6, 9, 12 et 18 mois (les souris sont matures au bout de 3 mois, vivent environ 2 ans et les souris âgées de 18 mois sont considérées comme assez âgées). Rappelons que les chercheurs avaient précédemment révélé que les interneurones inhibiteurs conservaient la capacité de se remodeler dynamiquement à l'âge adulte. Or, cette fois, les chercheurs révèlent que la nouvelle croissance et la plasticité atteignent une limite et décroissent progressivement à partir d’environ 6 mois.
L'étude révèlele également qu'en tant que souris, il n'y a pas de changement significatif dans le nombre ou la variété des cellules inhibitrices dans le cerveau. Les chercheurs ont observé des changements dans la croissance et la performance des interneurones. À titre d'exemple, sous le microscope à deux photons, les chercheurs mentionnent avoir suivi la croissance des dendrites, qui sont des structures arborescentes sur lesquelles un neurone reçoit des données provenant d'autres neurones. À l'âge de trois mois, les souris présentaient un équilibre entre croissance et rétraction, compatible avec un remodelage dynamique. Mais entre 3 et 18 mois, ils ont observé que les dendrites se sont progressivement simplifiées, présentant moins de branches, suggérant que la nouvelle croissance était rare alors que la rétraction était courante.
De plus, ils ont constaté une chute brutale de l'indice de dynamisme. À 3 mois, pratiquement tous les interneurones étaient supérieurs à un indice crucial de 0,35, mais à 6 mois seulement la moitié l'était, à peine 9 mois à peine et à 18 mois aucun l'était.
Les chercheurs ont testé une forme spécifique de plasticité qui sous-tend la mémoire de reconnaissance visuelle dans le cortex visuel, où les neurones répondent plus efficacement aux stimuli auxquels ils ont été exposés précédemment. Leurs mesures ont révélé que chez les souris âgées de 3 mois, la «potentialisation de la réponse par stimulus» (stimulus-selective response potentiation, SRP) était en effet robuste, mais que son déclin allait de pair avec le déclin de la plasticité structurelle, à peine évidente à 9 mois.
Alors que le déclin du remodelage dynamique et de la plasticité semblait être la conséquence naturelle du vieillissement, ils n’étaient pas immuables, ont montré les chercheurs. Dans des travaux antérieurs, les chercheurs avaient révélé que la fluoxétine favorise le remodelage des branches de l’interneurone chez les jeunes souris. Ils ont donc décidé de voir si elle pouvait le faire pour les souris plus âgées et restaurer la plasticité.
Afin de le valider, les chercheurs ont mis le médicament dans l'eau potable de souris à différents âges pour différentes durées. Des souris de trois mois traitées pendant trois mois ont montré peu de changement dans la croissance des dendrites par rapport aux témoins non traités, mais 25% des cellules de souris de six mois traitées pendant trois mois ont montré une nouvelle croissance significative (à l'âge de 9 mois). Mais parmi les souris de trois mois traitées pendant six mois, 67% des cellules ont montré une nouvelle croissance à l'âge de neuf mois, ce qui montre que le traitement commençant tôt et s'étalant sur six mois a eu l'effet le plus fort.
Les chercheurs ont également observé des effets similaires sur les SRP. Ici aussi, les effets se sont produits parallèlement au déclin de la plasticité structurelle. Le traitement des souris pendant 3 mois seulement n'avait pas rétabli la SRP, mais le traitement des souris pendant six mois aurait été significatif. Les chercheurs croient que
la fluoxétine peut également améliorer la diminution liée à l'âge de la
plasticité structurelle et fonctionnelle des neurones du cortex visuel
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