314. NEUROLOGIE & NEUROSCIENCES
Maladie d’Alzheimer : la thérapie par la lumière et le son préserve la myéline dans la maladie d'Alzheimer
Résumé : Une nouvelle étude révèle que la thérapie par la lumière et le son à 40 Hz contribue à préserver la myéline, une structure cérébrale essentielle, chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer. Cette thérapie, qui protège les neurones et soutient les fonctions cérébrales, pourrait offrir de nouvelles pistes de traitement pour les maladies neurodégénératives.
Les chercheurs ont découvert que cette stimulation améliore les connexions neuronales et réduit l’inflammation nocive. Cette thérapie pourrait également être utilisée dans le traitement d’autres maladies impliquant une perte de myéline, comme la sclérose en plaques.
Faits marquants :
1. La stimulation sensorielle à 40 Hz préserve la myéline chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer.
2. La thérapie améliore les connexions neuronales et réduit l’inflammation.
3. Les applications potentielles incluent le traitement de la sclérose en plaques.
Source : Institut Picower du MIT
Des essais préliminaires sur des patients atteints de la maladie d'Alzheimer et des études sur des modèles murins de la maladie ont suggéré des effets positifs sur la pathologie et les symptômes de l'exposition à la lumière et au son présentés à la fréquence de la bande « gamma » de 40 Hz.
Une nouvelle étude s'intéresse à la manière dont la stimulation sensorielle à 40 Hz contribue à soutenir un processus essentiel dans lequel les branches des neurones qui envoient des signaux, appelées axones, sont enveloppées dans une couche de matière grasse appelée myéline. Souvent appelée « matière blanche » du cerveau, la myéline protège les axones et assure une meilleure transmission du signal électrique dans les circuits cérébraux.
L'équipe d'Amorim et Tsai a découvert que la lumière et le son à 40 Hz préservaient non seulement la myélinisation dans le cerveau des souris exposées à la cuprizone, mais semblaient également protéger les oligodendrocytes (les cellules qui myélinisent les axones neuronaux), maintenir les performances électriques des neurones et préserver un marqueur clé de l'intégrité structurelle des axones. Crédit : Neuroscience News
« Les publications précédentes de notre laboratoire se sont principalement concentrées sur la protection neuronale », a déclaré Li-Huei Tsai, professeur Picower au Picower Institute for Learning and Memory et au département des sciences du cerveau et cognitives du MIT et auteur principal de la nouvelle étude dans Nature Communications . Tsai dirige également l'initiative Aging Brain du MIT. « Mais cette étude montre que ce n'est pas seulement la matière grise, mais aussi la matière blanche qui est protégée par cette méthode. »
Cette année, Cognito Therapeutics, la société dérivée qui a obtenu la licence de la technologie de stimulation sensorielle du MIT, a publié les résultats de l'essai de phase II sur l'homme dans le Journal of Alzheimer's Disease, indiquant que la stimulation lumineuse et sonore à 40 Hz ralentissait considérablement la perte de myéline chez les volontaires atteints de la maladie d'Alzheimer.
Cette année, le laboratoire de Tsai a également publié une étude montrant que la stimulation sensorielle gamma aidait les souris à résister aux effets neurologiques des médicaments de chimiothérapie, notamment en préservant la myéline. Dans cette nouvelle étude, les membres du laboratoire de Tsai, dirigés par l'ancienne postdoctorante Daniela Rodrigues Amorim, ont utilisé un modèle murin courant de perte de myéline (un régime alimentaire contenant de la cuprizone chimique) pour étudier comment la stimulation sensorielle préserve la myélinisation.
L'équipe d'Amorim et Tsai a découvert que la lumière et le son à 40 Hz non seulement préservaient la myélinisation dans le cerveau des souris exposées à la cuprizone, mais semblaient également protéger les oligodendrocytes (les cellules qui myélinisent les axones neuronaux), maintenir les performances électriques des neurones et préserver un marqueur clé de l'intégrité structurelle des axones.
Lorsque l’équipe a examiné les fondements moléculaires de ces avantages, elle a trouvé des signes clairs de mécanismes spécifiques, notamment la préservation des connexions des circuits neuronaux appelés synapses ; une réduction d’une cause de mort des oligodendrocytes appelée « ferroptose » ; une inflammation réduite ; et une augmentation de la capacité des cellules cérébrales microgliales à nettoyer les dommages causés à la myéline afin que la nouvelle myéline puisse être restaurée.
« La stimulation gamma favorise un environnement sain », a déclaré Amorim, aujourd’hui boursier Marie Curie à l’Université de Galway en Irlande. « Nous observons différents effets de plusieurs manières. »
Les résultats suggèrent que la stimulation sensorielle gamma peut aider non seulement les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, mais également les personnes luttant contre d'autres maladies impliquant une perte de myéline, comme la sclérose en plaques, ont écrit les auteurs de l'étude.
Maintenir la myéline
Pour mener à bien cette étude, l'équipe de Tsai et Amorim a nourri des souris mâles avec de la cuprizone et a donné à d'autres souris mâles une alimentation normale pendant six semaines. À mi-chemin de cette période, lorsque la cuprizone commence à provoquer ses effets les plus aigus sur la myélinisation, ils ont exposé certaines souris de chaque groupe à une stimulation sensorielle gamma pendant les trois semaines restantes.
De cette façon, ils ont eu quatre groupes : des souris complètement non affectées, des souris qui n'ont pas reçu de cuprizone mais qui ont reçu une stimulation gamma, des souris qui ont reçu de la cuprizone et une lumière et un son constants (mais pas à 40 Hz) comme contrôle, et des souris qui ont reçu de la cuprizone et également une stimulation gamma.
Au bout de six semaines, les scientifiques ont mesuré les signes de myélinisation dans le cerveau des souris de chaque groupe. Les souris qui n'avaient pas été nourries avec de la cuprizone ont conservé des niveaux sains, comme prévu. Les souris qui avaient été nourries avec de la cuprizone et qui n'avaient pas reçu de stimulation sensorielle gamma de 40 Hz ont montré des niveaux drastiques de perte de myéline.
Les souris nourries à la cuprizone et ayant reçu une stimulation de 40 Hz ont conservé significativement plus de myéline, rivalisant avec la santé des souris n'ayant jamais été nourries à la cuprizone selon certaines mesures, mais pas toutes.
Les chercheurs ont également étudié le nombre d'oligodendrocytes pour voir s'ils survivaient mieux à la stimulation sensorielle. Plusieurs mesures ont révélé que chez les souris nourries à la cuprizone, les oligodendrocytes dans la région du corps calleux du cerveau (un point clé pour le transit des signaux neuronaux car il relie les hémisphères du cerveau) étaient nettement réduits. Mais chez les souris nourries à la cuprizone et également traitées par stimulation gamma, le nombre de cellules était beaucoup plus proche des niveaux sains.
Des tests électrophysiologiques sur les axones neuronaux du corps calleux ont montré que la stimulation sensorielle gamma était associée à une amélioration des performances électriques chez les souris nourries à la cuprizone qui recevaient une stimulation gamma par rapport aux souris nourries à la cuprizone non traitées par une stimulation à 40 Hz.
Et lorsque les chercheurs ont examiné la région du cortex cingulaire antérieur du cerveau, ils ont constaté que la protéine MAP2, qui signale l’intégrité structurelle des axones, était bien mieux préservée chez les souris ayant reçu de la cuprizone et une stimulation gamma par rapport aux souris nourries à la cuprizone qui n’en avaient pas reçu.
Mécanismes moléculaires
L’un des objectifs principaux de l’étude était d’identifier les moyens possibles par lesquels la stimulation sensorielle à 40 Hz pourrait protéger la myéline.
Pour le savoir, les chercheurs ont procédé à une évaluation complète de l'expression des protéines dans chaque groupe de souris et ont identifié les protéines exprimées différemment en fonction du régime alimentaire à base de cuprizone et de l'exposition à une stimulation à fréquence gamma. L'analyse a révélé des effets distincts entre les souris cuprizone exposées à une stimulation témoin et les souris cuprizone-plus-gamma.
L'un des effets les plus marquants a été l'augmentation de MAP2 chez les souris nourries à la cuprizone et traitées aux rayons gamma. Un autre effet marquant a été que les souris cuprizone qui ont reçu une stimulation de contrôle ont montré un déficit substantiel dans l'expression des protéines associées aux synapses. Les souris nourries à la cuprizone et traitées aux rayons gamma n'ont montré aucune perte significative, reflétant les résultats d'une étude de 2019 sur la maladie d'Alzheimer à 40 Hz qui a montré une préservation synaptique.
Ce résultat est important, écrivent les chercheurs, car l’activité des circuits neuronaux, qui dépend du maintien des synapses, est associée à la préservation de la myéline. Ils ont confirmé les résultats de l’expression de la protéine en observant directement les tissus cérébraux.
Une autre série de résultats d'expression de protéines a mis en évidence un autre mécanisme important : la ferroptose. Ce phénomène, dans lequel le métabolisme errant du fer conduit à une accumulation mortelle d'espèces réactives de l'oxygène dans les cellules, est un problème connu pour les oligodendrocytes dans le modèle murin cuprizone.
Parmi les signes observés, on a observé une augmentation de l'expression de la protéine HMGB1 chez les souris soumises à une stimulation de contrôle et nourries au cuprizone, un marqueur des lésions associées à la ferroptose qui déclenche une réponse inflammatoire. La stimulation gamma a cependant réduit les niveaux de HMGB1.
En examinant plus en profondeur la réponse cellulaire et moléculaire à la démyélinisation de la cuprizone et les effets de la stimulation gamma, l’équipe a évalué l’expression des gènes à l’aide de la technologie de séquençage d’ARN à cellule unique.
Ils ont découvert que les astrocytes et la microglie devenaient très inflammatoires chez les souris témoins traitées à la cuprizone, mais que la stimulation gamma calmait cette réaction. Moins de cellules devenaient inflammatoires et des observations directes des tissus ont montré que la microglie devenait plus efficace pour éliminer les débris de myéline, une étape clé dans la réalisation des réparations.
L'équipe a également découvert comment les oligodendrocytes des souris nourries à la cuprizone et exposées à une stimulation sensorielle de 40 Hz parvenaient à mieux survivre. L'expression de protéines protectrices telles que HSP70 a augmenté, tout comme l'expression de GPX4, un régulateur principal des processus qui limitent la ferroptose.
Outre Amorim et Tsai, les autres auteurs de l'article sont Lorenzo Bozzelli, TaeHyun Kim, Liwang Liu, Oliver Gibson, Cheng-Yi Yang, Mitch Murdock, Fabiola Galiana-Meléndez, Brooke Schatz, Alexis Davison, Md Rezaul Islam, Dong Shin Park, Ravikiran M. Raju, Fatema Abdurrob, Alissa J. Nelson, Jian Min Ren, Vicky Yang et Matthew P. Stokes.
Financement : La Fundacion Bancaria la Caixa, la Fondation JPB, le Picower Institute for Learning and Memory, la Carol and Gene Ludwig Family Foundation, Lester A. Gimpelson, Eduardo Eurnekian, la Dolby Family, Kathy et Miguel Octavio, la Marc Haas Foundation, Ben Lenail et Laurie Yoler, et les National Institutes of Health ont fourni le financement de l'étude.
À propos de cette actualité sur la recherche en neurologie et neurosciences
Auteur : David Orenstein
Source : Picower Institute du MIT
Contact : David Orenstein – Picower Institute du MIT
Image : L'image est créditée à Neuroscience News
Recherche originale : Accès libre.
« La stimulation gamma multisensorielle atténue les effets de la démyélinisation induite par la cuprizone chez les souris mâles » par Li-Huei Tsai et al. Nature Communications
Abstrait
La stimulation gamma multisensorielle atténue les effets de la démyélinisation induite par la cuprizone chez les souris mâles
La démyélinisation est une caractéristique pathologique courante dans un large éventail de maladies, caractérisée par la perte de la gaine de myéline et des oligodendrocytes de soutien de la myéline.
Ces pertes conduisent à une altération de la fonction axonale, à une vulnérabilité accrue des axones aux dommages et à une atrophie cérébrale importante ainsi qu'à une dégénérescence neuro-axonale. De multiples processus pathomoléculaires contribuent à la neuroinflammation, à la mort des oligodendrocytes et à un dysfonctionnement neuronal progressif.
Dans cette étude, nous utilisons le modèle murin de démyélinisation cuprizone pour étudier l'entraînement gamma non invasif à long terme en utilisant la stimulation sensorielle comme intervention thérapeutique potentielle pour favoriser la myélinisation et réduire la neuroinflammation chez les souris mâles.
Ici, nous montrons que la stimulation gamma multisensorielle atténue la démyélinisation, favorise l’oligodendrogenèse, préserve l’intégrité fonctionnelle et la plasticité synaptique, atténue la mort cellulaire induite par la ferroptose des oligodendrocytes et réduit l’inflammation cérébrale.
Ainsi, les effets protecteurs de la stimulation gamma multisensorielle sur la myéline et ses propriétés anti-neuro-inflammatoires soutiennent son potentiel comme approche thérapeutique pour les troubles démyélinisants.
Septembre 2024
