L'Atlas du cerveau de souris vieillissant révèle la plupart des changements dans la matière blanche au fil du temps

Aug 12, 2023

Crédit : Natalia Misintseva/1425352403/iStock / Getty Images Plus

La cause du ralentissement révélateur du vieillissement dans la mémoire et la cognition reste floue, et les facteurs moléculaires sont encore plus inconnus. Maintenant, une étude chez la souris suggère que les changements les plus prononcés qui se produisent au fil du temps concernent la substance blanche, les neurones qui font partie intégrante de la transmission des signaux à travers le cerveau. La recherche a également examiné comment deux traitements anti-âge – la restriction calorique et les infusions de plasma de jeunes souris – affectent différentes régions du cerveau. Lequel a le mieux ralenti le déclin lié à l’âge ? Le jeune plasma.

Les résultats offrent un aperçu du déclin cognitif lié au vieillissement normal, ainsi que de la manière dont le vieillissement contribue aux maladies neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson et la sclérose en plaques.

Cette recherche est publiée dans Cell, dans l’article « L’Atlas du cerveau vieillissant de la souris révèle que la substance blanche est un foyer vulnérable ».

"J'ai vu cette étude comme un moyen d'expliquer cette vulnérabilité régionale quelque peu mystérieuse", a déclaré Tony Wyss-Coray, PhD, professeur de neurologie et de sciences neurologiques à Stanford Medicine et directeur de l'Initiative Phil et Penny Knight pour la résilience cérébrale à Wu de Stanford. Institut des neurosciences Tsai.

Les chercheurs ont analysé 1 076 échantillons provenant de 15 régions des deux hémisphères du cerveau de 59 souris femelles et mâles de sept âges (de 3 à 27 mois). Ils ont identifié et classé les principaux gènes exprimés par les cellules trouvées dans chaque région du cerveau. Ils ont identifié 82 gènes fréquemment trouvés et dont la concentration varie dans 10 régions ou plus.

Les résultats suggèrent que la substance blanche, qui se trouve profondément dans le cerveau et contient des fibres nerveuses protégées par de la myéline de couleur blanche, a montré les changements les plus précoces et les plus prononcés dans l'expression des gènes chez les souris âgées de 12 et 18 mois.

Plus précisément, les auteurs écrivent qu’ils ont identifié une « signature génétique du vieillissement dans l’ensemble du cerveau dans les cellules gliales, qui présentait des changements d’ampleur spatialement définis ». En intégrant la transcriptomique spatiale et mononucléaire, ils ont découvert que le vieillissement glial « était particulièrement accéléré dans la substance blanche par rapport aux régions corticales, alors que les populations neuronales spécialisées présentaient des changements d’expression spécifiques à une région ».

« Nous ne pouvons pas dire avec certitude comment les changements d’expression des gènes dans la substance blanche affectent la mémoire et la cognition. Cela nécessiterait davantage de manipulations génétiques et de travaux en neurobiologie », a déclaré Wyss-Coray. "Mais nous savons que la matière blanche est le câblage qui relie les différentes régions du cerveau entre elles."

Des travaux antérieurs ont montré que le vieillissement perturbe un modèle d'expression génique par ailleurs stable dans le cerveau, activant les gènes qui régulent l'inflammation et la réponse immunitaire, et désactivant les gènes responsables de la synthèse des protéines et du collagène. L’inflammation et la réponse immunitaire affectent l’intégrité de la gaine de myéline, la couche isolante autour des nerfs responsable de la transmission des signaux à travers le cerveau.

"La substance blanche est un domaine plutôt négligé dans la recherche sur le vieillissement, qui se concentre généralement sur les régions denses en neurones comme le cortex ou l'hippocampe", a déclaré Oliver Hahn, PhD, ancien chercheur postdoctoral au laboratoire Wyss-Coray et maintenant chercheur principal. à Calico Life Sciences. "Le fait que la substance blanche émerge dans nos données comme un domaine particulièrement vulnérable au vieillissement ouvre la voie à de nouvelles hypothèses intrigantes."

Au cours de l’étude, l’équipe a exploré deux interventions – la restriction calorique et les injections de plasma provenant de jeunes souris – pour évaluer si elles protégeaient contre les changements d’expression génique spécifiques à une région. Chaque intervention a commencé lorsque les souris avaient 19 mois et a duré quatre semaines.

Les chercheurs ont découvert que la restriction calorique provoquait l'activation des gènes associés aux rythmes circadiens, tandis que l'intervention plasmatique activait les gènes impliqués dans la différenciation des cellules souches et la maturation neuronale, ce qui conduisait à une inversion sélective de l'expression des gènes liée à l'âge.

"Les interventions semblaient agir sur des régions très différentes du cerveau et [induire] des effets étonnamment différents", a déclaré Hahn. "Cela suggère qu'il existe de multiples régions et voies dans le cerveau qui ont le potentiel d'améliorer les performances cognitives à un âge avancé."