Alors que le glucose, ou sucre, est un carburant bien connu pour le cerveau, les chercheurs en médecine de Weill Cornell ont démontré que l'activité électrique dans les synapses – les jonctions entre les neurones où la communication se produit – peut entraîner l'utilisation de lipides ou des gouttelettes de graisse comme source d'énergie.
L'étude, publiée le 1er juillet dans le métabolisme de la nature, remet en question « le dogme de longue date que le cerveau ne brûle pas de graisse », a déclaré le chercheur principal, le Dr Timothy A. Ryan, professeur de biochimie et de biochimie en biochimie à Weill Cornell.
L'auteur principal du journal, le Dr Mukesh Kumar, un associé postdoctoral en biochimie de Weill Cornell Medicine qui a étudié la biologie cellulaire des gouttelettes de graisse, a suggéré que cela rend le sens que la graisse peut jouer un rôle de source d'énergie dans le cerveau comme d'autres tissus métaboliquement exigeants, tels que les muscles.
L'équipe de recherche a été particulièrement intriguée par le gène DDHD2, qui code pour une lipase ou une enzyme qui aide à décomposer la graisse. Les mutations du DDHD2 sont liées à un type de paraplégie spastique héréditaire, une condition neurologique qui provoque une rigidité et une faiblesse progressives dans les jambes, en plus des déficits cognitifs.
Des recherches antérieures d'autres chercheurs ont démontré que le blocage de cette enzyme chez la souris provoque une accumulation de triglycérides – ou des gouttelettes de graisse qui stockent l'énergie – tout au long du cerveau. « Pour moi, c'était la preuve que peut-être que la raison pour laquelle nous affirmons que le cerveau ne brûle pas les graisses est parce que nous ne voyons jamais les magasins de graisse », a déclaré le Dr Ryan.
La recherche démontre que les lipides ont un rôle important
La présente étude a exploré si les gouttelettes lipidiques qui s'accumulent en l'absence de DDHD2 sont utilisées comme carburant par le cerveau, en particulier lorsque le glucose n'est pas présent, a déclaré le Dr Ryan.
Le Dr Kumar a constaté que lorsqu'une synapse contient une gouttelette lipidique remplie de triglycérides chez la souris sans DDHD2, les neurones peuvent décomposer cette graisse en acides gras et l'envoyer aux mitochondries – les usines d'énergie de la cellule – afin qu'ils puissent produire de l'adénosine triphosphate (ATP), l'énergie dont la cellule a besoin pour fonctionner.
Le processus de pouvoir utiliser la graisse est contrôlé par l'activité électrique des neurones, et j'ai été choqué par cette découverte. Si le neurone est occupé, il entraîne cette consommation. Si c'est au repos, le processus ne se produit pas. »
Dr Timothy A. Ryan, professeur de biochimie et de biochimie en anesthésiologie
Dans une autre étude, les chercheurs ont injecté une petite molécule chez des souris pour bloquer l'enzyme carnitine palmitoyltransférase 1 (CPT1), qui aide à transporter les acides gras dans les mitochondries pour la production d'énergie. Le blocage de CPT1 a empêché le cerveau d'utiliser des gouttelettes de graisse, ce qui a ensuite conduit à la torpeur, un état d'hibernation, dans lequel la température corporelle chute rapidement et le rythme cardiaque ralentit. « Cette réponse nous a convaincu qu'il y a un besoin continu pour le cerveau d'utiliser ces gouttelettes lipidiques », a déclaré le Dr Ryan.
Implications pour les recherches futures
Cette recherche peut encourager une étude plus approfondie des conditions neurodégénératives et le rôle des lipides dans le cerveau. Des fluctuations de glucose ou de faibles niveaux de glucose peuvent survenir avec un vieillissement ou une maladie neurologique, mais les acides gras décomposés des gouttelettes lipidiques peuvent aider à maintenir l'énergie du cerveau, a déclaré le Dr Kumar. « Nous ne savons pas où ira cette recherche en termes de conditions neurodégénératives, mais certaines preuves suggèrent que l'accumulation de gouttelettes de graisse dans les neurones peut se produire dans la maladie de Parkinson », a-t-il déclaré.
Les chercheurs doivent également mieux comprendre l'interaction entre le glucose et les lipides dans le cerveau, a déclaré le Dr Ryan. « En apprenant davantage sur ces détails moléculaires, nous espérons finalement débloquer des explications pour la neurodégénérescence, ce qui nous donnerait des possibilités de trouver des moyens de protéger le cerveau. »
Cette recherche a été soutenue en partie par l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux et le National Cancer Institute, tous deux partie des National Institutes of Health, par le biais de subventions NS036942, NS11739 et F31CA278383. Un soutien supplémentaire a été fourni par l'alignement de la science à travers Parkinson par le numéro de subvention ASAP-000580.
