Comment les nouvelles cellules nerveuses sont-elles générées dans le cerveau ?

résumé: Après avoir découvert l’importance du métabolisme cellulaire dans la neurogenèse, les chercheurs ont pu augmenter le nombre de neurones dans le cerveau de souris adultes et âgées.

source: Université de Genève

Certaines zones du cerveau adulte contiennent des cellules souches neurales quiescentes ou dormantes qui peuvent être réactivées pour fabriquer de nouveaux neurones. Cependant, le passage de la dormance à la diffusion est encore mal compris.

Une équipe dirigée par des scientifiques des Universités de Genève (UNIGE) et de Lausanne (UNIL) a découvert l’importance du métabolisme cellulaire dans ce processus et déterminé comment réveiller et réactiver ces cellules souches neurales.

Des biologistes ont réussi à augmenter le nombre de nouveaux neurones dans le cerveau de souris adultes et même âgées.

Ces découvertes, prometteuses pour le traitement des maladies neurodégénératives, seront divulguées dans la revue La science avance.

Les cellules souches ont la capacité unique de se reproduire continuellement et de donner naissance à des cellules différenciées dotées de fonctions plus spécialisées. Les cellules souches neurales (NSC) sont responsables de la construction du cerveau pendant le développement embryonnaire et de la génération de toutes les cellules du système nerveux central, y compris les neurones.

La capacité à former des neurones diminue avec l’âge

Étonnamment, les CSC persistent dans certaines zones du cerveau même après la formation complète du cerveau et peuvent créer de nouveaux neurones tout au long de la vie. Ce phénomène biologique, appelé neurogenèse adulte, est important pour des fonctions spécifiques telles que les processus d’apprentissage et de mémoire. Cependant, dans le cerveau adulte, ces cellules souches deviennent plus silencieuses ou « dormantes » et ont une capacité réduite de renouvellement et de différenciation.

En conséquence, la neurogenèse diminue considérablement avec l’âge.

Les laboratoires de Jean-Claude Martineau, professeur émérite au Département de biologie moléculaire et cellulaire de la Faculté des sciences de l’UNIGE, et de Marilyn Knobloch, professeure associée au Département de sciences biomédicales de la Faculté de biologie et de médecine de l’UNIL, ont révélé une mécanisme métabolique par lequel les CNS adultes sortent de leur état dormant et deviennent actifs.

«Nous avons découvert que les mitochondries, les organites productrices d’énergie au sein des cellules, sont impliquées dans la régulation du niveau d’activation des neurones adultes», explique Francesco Petrelli, chercheur à l’UNIL et co-premier auteur de l’étude avec Valentina Scandella.

Le transporteur mitochondrial du pyruvate (MPC), un complexe protéique découvert il y a onze ans dans le groupe du professeur Martineau, joue un rôle particulier dans cette régulation. Son activité affecte les choix métaboliques que la cellule peut utiliser.

En connaissant les voies métaboliques qui distinguent les cellules actives des cellules dormantes, les scientifiques peuvent réveiller les cellules dormantes en modulant le métabolisme mitochondrial.

nouveaux horizons

Les biologistes ont inhibé l’activité des MPC en utilisant des inhibiteurs chimiques ou en générant des souris mutantes pour MPC1gène. Grâce à ces approches pharmacologiques et génétiques, les scientifiques ont pu activer des NSC dormantes et ainsi générer de nouveaux neurones dans le cerveau de souris adultes et même âgées.

Le professeur Knobloch, co-auteur principal de l’étude, résume : « Avec ce travail, nous montrons que la réorientation des voies métaboliques peut influencer directement l’état d’activité des neurones afférents adultes, et donc le nombre de nouveaux neurones générés. »

Ces découvertes apportent un nouvel éclairage sur le rôle du métabolisme cellulaire dans la régulation de la neurogenèse. À long terme, ces découvertes pourraient conduire à des traitements potentiels pour des conditions telles que la dépression ou les maladies neurodégénératives », conclut Jean-Claude Martineau, co-auteur principal de l’étude.

Voir également

À propos de cette recherche sur l’actualité de la neurogenèse

auteur: Antoine Gino
source: Université de Genève
communication: Antoine Quinault – Université de Genève
image: Image créditée à Knobloch Lab – UNIL

Recherche originale : libre accès.
« Le métabolisme du pyruvate mitochondrial régule l’activation des cellules souches neurales adultes quiescentesÉcrit par Jean-Claude Martineau et al. La science avance

un résumé

Le métabolisme du pyruvate mitochondrial régule l’activation des cellules souches neurales adultes quiescentes

Le métabolisme cellulaire est important pour le comportement des cellules souches/progénitrices neurales adultes (NSPC). Cependant, son rôle dans la transition de la dormance à la prolifération n’est pas entièrement compris.

Ici, nous montrons que le transporteur de pyruvate mitochondrial (MPC) joue un rôle important et inattendu dans ce processus. Le MPC transporte le pyruvate dans les mitochondries et relie la glycolyse cellulaire au cycle de l’acide tricarboxylique mitochondrial et à la phosphorylation oxydative. Malgré sa fonction métabolique majeure, le rôle du MPC dans les NSPC n’a pas été abordé.

Nous montrons que les NSPC au repos ont un métabolisme mitochondrial actif et expriment des niveaux élevés de MPC. L’inhibition pharmacologique des MPC augmente l’aspartate et conduit à l’activation des NSPC.

De plus, héréditaire MPC1 L’ablation in vitro et in vivo active également les NSPC, qui se différencient en neurones matures, entraînant une augmentation globale de la neurogenèse hippocampique chez les souris adultes et âgées.

Ces résultats mettent en évidence l’importance métabolique de la régulation de la NSPC et identifient une voie importante par laquelle l’importation de pyruvate mitochondrial contrôle discrètement l’activation de la NSPC.