La prévalence des maladies neurodégénératives a augmenté au cours des dernières décennies pour plusieurs raisons. L’âge est un facteur de risque majeur; cependant, le taux accru de ces troubles est également lié à une déficience cognitive en l’absence de neurodégénérescence évidente.
Un nouveau Frontières des neurosciences humaines article de synthèse décrit les altérations aux niveaux moléculaire et cellulaire, ainsi qu’au sein du réseau neuronal, qui sous-tendent le vieillissement cérébral chez des personnes âgées par ailleurs en bonne santé.
Étude: Horizons in Human Aging Neuroscience: Du vieillissement neuronal normal à l’agilité mentale (Fr). Crédit d’image : Naeblys / Shutterstock.com
Sommaire
Introduction
Les troubles neurodégénératifs comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et les accidents vasculaires cérébraux sont plus fréquents chez les personnes de plus de 55 ans. Le vieillissement est un facteur de risque principal de diminution de l’agilité et de la vigueur mentales, ainsi que du déclin cognitif lié à l’âge chez les personnes ayant un vieillissement apparemment normal. cerveaux.
L’objectif de l’étude actuelle menée par des chercheurs de l’Université d’Amsterdam est de distinguer le vieillissement normal du vieillissement neuronal en utilisant à la fois des marqueurs neurobiologiques et neuropsychologiques. Au cours du vieillissement normal, les personnes âgées continuent de jouir d’un bien-être mental, même si elles souffrent d’une certaine perte de fonctions physiques et cognitives. À l’inverse, avec le vieillissement neural, les capacités fonctionnelles et les compétences nécessaires au bien-être mental ne sont pas développées ou maintenues avec succès.
L’Organisation mondiale de la santé (OMS) a qualifié la décennie actuelle de « décennie du vieillissement en bonne santé », indiquant ainsi la grande importance accordée à la protection du bien-être physique et mental des personnes âgées. Cela reste d’autant plus important que les personnes de plus de 65 ans représentent aujourd’hui plus de 25 % de la population occidentale.
Pourquoi le cerveau humain vieillit
Le corps normal se compose d’un large éventail de mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont chargés d’assurer la survie à court terme, y compris le choix de la reproduction plutôt que de la longévité. Au fur et à mesure que les blessures s’accumulent, ces mécanismes deviennent progressivement dérégulés, permettant ainsi à la dégénérescence fonctionnelle de s’ensuivre.
Les cellules les plus spécialisées du corps sont les neurones. Cependant, ces cellules sont associées à un risque accru de dégénérescence avec l’âge qui est en place pour limiter les coûts énergétiques de réparation et d’entretien des neurones au-delà d’un certain point de lésion. Par exemple, les dommages accumulés à l’ADN peuvent provoquer des erreurs dans la transcription et la traduction des protéines pour permettre aux cellules endommagées de mourir si nécessaire.
Le cerveau est un lien vital entre les défis externes et internes à l’état de l’organisme. De plus, le cerveau agit comme un « coordinateur principal des actions » qui peut atteindre des états favorables tout en évitant les états défavorables.
Le cerveau est également responsable de la mémoire, de la prise de décision, de la sélection perception-action, de la planification et du maintien d’un équilibre entre l’exploitation et l’exploration, du maintien de comportements basés sur des règles grâce à la flexibilité, ainsi que de la rapidité et de la précision des réponses. Prises ensemble, ces deux fonctions du cerveau démontrent l’association qui existe entre les erreurs dans la fonction et la structure du cerveau et le dysfonctionnement mental.
Marqueurs du vieillissement neuronal
De multiples facteurs contribuent au vieillissement neural.
Les mitochondries, par exemple, sont principalement responsables de l’homéostasie énergétique au niveau cellulaire. Ainsi, le dysfonctionnement de cet organite affecte un large éventail de processus métaboliques impliquant le glucose, les ions calcium, des enzymes clés et des molécules, ainsi que des mécanismes antioxydants pour atténuer les effets du stress oxydatif, des dommages à l’ADN et de la désactivation des espèces réactives de l’oxygène (ROS ).
Des métabolites anormaux, ainsi que des protéines et des mitochondries dysfonctionnelles, peuvent s’accumuler dans les neurones. Cela se produit à la suite d’un déséquilibre entre le stress oxydatif et les défenses antioxydantes, ainsi que d’un système d’élimination des déchets altéré en raison de lysosomes et de protéasomes vieillissants.
La microglie présente souvent des réponses aux lésions cérébrales altérées et plus lentes avec l’âge. L’inflammaging, qui est un état chronique d’inflammation légère avec des neurones vieillissants, est un autre aspect du vieillissement neural.
Ces différents aspects du vieillissement rendent les neurones plus sensibles aux troubles fonctionnels tandis que les défenses neuronales s’affaiblissent simultanément. Les changements cognitifs et fonctionnels qui en résultent varient d’un individu à l’autre en fonction des défis spécifiques posés par leur environnement et de la capacité de leurs systèmes de défense.
Changements neuronaux vs réseau
Le vieillissement neuronal implique également la sénescence des neurones, l’épuisement des cellules souches, ainsi que des modifications des caractéristiques neuronales, notamment leur intégrité, leur activité, leur plasticité et leur communication. Les réseaux neuronaux montrent également une activité anormale et des connexions altérées avec l’âge.
De nombreux neurotransmetteurs présentent des niveaux en baisse avec des diminutions correspondantes de la neuroplasticité. La potentialisation à long terme (LTP) est diminuée, tandis que la dépression à long terme (LTD) de la transmission neuronale est améliorée.
Au sein de l’hippocampe, une telle perte de plasticité, en particulier avec le stress, accélère le déclin cognitif lié à l’âge. Pendant ce temps, des zones comme le réseau en mode par défaut (DMN) qui sont supprimées lors de tâches spécifiques échappent à une telle désactivation dans le cerveau vieillissant.
Simultanément, le cortex préfrontal devient plus actif lors des tâches, ce qui est un phénomène connu sous le nom de recrutement compensatoire qui est particulièrement vulnérable aux dommages.
Ce modèle a été lié à des changements de comportement, tels que des comportements d’exploitation accrus par rapport aux comportements d’exploration avec l’âge. Dans l’ensemble, le dysfonctionnement neuronal est lié à une neuroplasticité altérée, qui établit un lien entre les neurones individuels et les défaillances du réseau neuronal dans le vieillissement.
Peut-on prévenir le vieillissement neuronal ?
Les scientifiques de la présente étude ont également exploré les effets anti-vieillissement anti-neuronaux prometteurs de plusieurs interventions visant à normaliser les paramètres métaboliques chez les personnes âgées. Ceux-ci incluent la restriction calorique et l’exercice et peuvent également impliquer de traiter d’autres facteurs de risque tels que la réduction du stress et l’amélioration du sommeil, ainsi que l’amélioration de la qualité du microbiome intestinal.
Une alimentation riche en antioxydants et en graisses bénéfiques peut protéger contre les dommages accumulés, tandis que les régimes riches en sucre et en graisses saturées peuvent aggraver ces dommages. Le jeûne intermittent semble améliorer ces dommages chez les animaux de laboratoire en améliorant la biogenèse des mitochondries neuronales et en réduisant l’impact du stress oxydatif sur ces organites. Un régime qui favorise un microbiome intestinal sain pourrait également aider à préserver la santé neuronale.
La restriction calorique et l’exercice agissent par différentes voies pour améliorer la récupération neuronale pendant le repos et le sommeil, ainsi que pour augmenter la neuroplasticité et la résistance au stress. Des recherches antérieures chez l’homme ont indiqué que l’exercice améliore la structure et la fonction de l’hippocampe tout en réduisant les troubles cognitifs.
Le sommeil agit de multiples façons pour protéger le cerveau contre la neurodégénérescence, en particulier dans l’hippocampe. À cette fin, le sommeil améliore la réparation neuronale et les réponses immunitaires tout en éliminant simultanément les déchets tels que les plaques amyloïdes.
Le stress, la solitude et l’inflammation sont étroitement liés et peuvent être atténués par des mesures appropriées pour réduire le stress.
Les activités bénévoles favorisent les liens sociaux, ainsi que la flexibilité cognitive et l’activation accrue du cortex préfrontal.
Des interventions pharmacologiques ont également été décrites chez des animaux de laboratoire, avec certains agents comme l’ergothionéine qui ont été approuvés comme suppléments. Peut-être que ces médicaments peuvent réduire le taux de déclin cognitif ; cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires.
Pendant ce temps, l’apprentissage de nouvelles compétences augmente la taille de l’hippocampe. Cependant, son effet sur la cognition générale est controversé et doit être étudié plus avant.
conclusion
De multiples changements biologiques et moléculaires sont associés au vieillissement neuronal. Ceux-ci comprennent les changements métaboliques, le stress oxydatif, les dommages à l’ADN, l’inflammation et la régulation altérée du calcium. Ces processus forment un réseau interdépendant qui provoque le déclin de la plasticité cérébrale, avec une diminution correspondante de la fonction cognitive.
Le dysfonctionnement mitochondrial, une fois dépassant un certain seuil, peut commencer à montrer un déclin, puis entraîner d’autres caractéristiques du vieillissement neuronal dans sa « chute », déclenchant ainsi une cascade qui peut à un moment donné entraîner également un déclin des fonctions cognitives prises en charge. par des ensembles et des réseaux de neurones.”
Les chercheurs suggèrent que le modèle de cascade mitochondriale de la maladie d’Alzheimer pourrait également s’appliquer au vieillissement normal.
Le mécanisme sous-jacent par lequel se produit le vieillissement neural ne peut être expliqué par un seul facteur neurobiologique. Au lieu de cela, ces facteurs étroitement liés semblent s’influencer les uns les autres.
Nous supposons qu’un déclin d’une caractéristique du vieillissement neural peut déclencher un déclin dans d’autres sous-systèmes, autrement jusqu’à présent stables, déclenchant ainsi une cascade qui peut également entraîner à un moment donné un déclin des fonctions cognitives et du bien-être mental..”
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre le réseau global des changements liés au vieillissement à tous les niveaux. Les études futures devraient également viser à fournir un soutien aux interventions qui peuvent empêcher ces changements de se produire, améliorant ainsi le déclin cognitif tout en augmentant la fragilité mentale liée au vieillissement.
