La sclérose en plaques (SEP) affecte environ 2,3 millions de personnes dans le monde. Environ 80% des personnes atteintes de SEP ont une inflammation dans le cervelet, la partie du cerveau qui aide à contrôler les mouvements et l'équilibre, ce qui entraîne des tremblements, une mauvaise coordination et des problèmes avec le contrôle moteur. Ces problèmes persistent souvent et peuvent s'aggraver avec le temps, car le cervelet perd progressivement les tissus cérébraux sains.
Une étude de l'Université de Californie à Riverside, publiée aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciencesmet désormais en lumière les mécanismes sous-jacents de la dégénérescence cérébelleuse dans la SEP, suggérant que le dysfonctionnement mitochondrial peut jouer un rôle clé dans la perte progressive des cellules neuronales appelées cellules de Purkinje et aggraver les troubles du moteur.
La SEP est marquée par une inflammation chronique et une démyélinisation dans le système nerveux central. La démyélinisation est le processus dans lequel la gaine de myéline – une couche protectrice et isolante entourant les fibres nerveuses dans le cerveau et la moelle épinière – est endommagée ou perdue. Cette perturbation interfère avec la transmission normale des signaux électriques le long des nerfs, entraînant divers problèmes neurologiques. Les mitochondries sont des structures vitales au sein des cellules qui génèrent la majeure partie de l'énergie de la cellule, ce qui leur a valu le surnom de «purgers» de la cellule.
« Notre étude, menée par mon étudiante diplômée, Kelley Atkinson, propose que l'inflammation et la démyélinisation dans le cervelet perturbent la fonction mitochondriale, contribuant aux dommages nerveux et à la perte de cellules de Purkinje », a déclaré Seema Tiwari-Woodruff, professeur de sciences biomédicales à la UC Riverside School of Medicine, qui a dirigé l'équipe de recherche. « Nous avons observé une perte significative de la protéine mitochondriale coxiv dans les cellules démyélinisées de Purkinje, suggérant que l'atteinte mitochondriale contribue directement à la mort cellulaire et aux dommages cérébelleux. »
Cellules de Purkinje
Lorsque nous marchons ou bougeons, de nombreuses parties de notre cerveau et de notre corps travaillent ensemble – nos muscles, notre colonne vertébrale, nos yeux, nos oreilles et surtout notre cerveau. Un cerveau clé pour le mouvement et l'équilibre est le cervelet.
À l'intérieur du cervelet se trouvent des cellules spéciales appelées neurones Purkinje. Ces grandes cellules très actives aident à coordonner les mouvements lisses et précis – comme la danse, le lancement d'une balle ou même simplement marcher. Ils sont essentiels à l'équilibre et à la motricité fine. «
Seema Tiwari-Woodruff, professeur de sciences biomédicales, UC Riverside School of Medicine
Tiwari-Woodruff a expliqué que dans des maladies comme la SEP, le cervelet peut être endommagé et que les cellules de Purkinje commencent souvent à mourir. Cela entraîne des problèmes de coordination et de mouvement, une condition connue sous le nom d'ataxie.
« Nos recherches ont examiné les tissus cérébraux des patients atteints de SEP et ont trouvé des problèmes majeurs dans ces neurones: ils avaient moins de branches, perdaient de la myéline et avaient des problèmes mitochondriaux – ce qui signifie que leur approvisionnement en énergie échouait », a déclaré Tiwari-Woodruff. « Parce que les cellules de Purkinje jouent un rôle aussi central dans le mouvement, leur perte peut provoquer de graves problèmes de mobilité. Comprendre pourquoi ils sont endommagés dans la SEP pourrait nous aider à trouver de meilleurs traitements pour protéger les mouvements et l'équilibre chez les personnes atteintes de la maladie. »
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L'équipe a également utilisé un modèle de souris bien établi connu sous le nom d'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) – un modèle de souris qui développe des symptômes de type MS – pour étudier les altérations mitochondriales pendant la progression de la maladie.
Les chercheurs ont constaté que les souris EAE perdaient les cellules de Purkinje au fil du temps, tout comme les personnes atteintes de SEP.
« Les neurones restants ne fonctionnent pas aussi bien parce que leurs mitochondries, les parties productrices d'énergie, commencent à échouer », a déclaré Tiwari-Woodruff. « Nous avons également vu que la myéline se décompose tôt dans la maladie. Ces problèmes – moins d'énergie, la perte de la myéline et les neurones endommagés – commencent tôt, mais la mort réelle des cellules cérébrales a tendance à se produire plus tard, à mesure que la maladie devient plus grave. La perte d'énergie dans les cellules cérébrales semble être une partie clé de ce qui cause des dommages à la SEP. »
Bien que le modèle de souris ne capture pas tous les aspects de la SEP, ses similitudes avec les maladies humaines en font un outil précieux pour étudier la neurodégénérescence et tester les thérapies potentielles.
« Nos résultats offrent des informations critiques sur la progression du dysfonctionnement cérébelleux dans la SEP », a déclaré Tiwari-Woodruff. « Le ciblage de la santé mitochondriale peut représenter une stratégie prometteuse pour ralentir ou prévenir le déclin neurologique et améliorer la qualité de vie des personnes vivant avec la SEP. Cette recherche nous rapproche de la compréhension des mécanismes complexes de la SEP et du développement de traitements ciblés plus efficaces pour cette maladie débilitante. »
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Ensuite, l'équipe examinera si la déficience mitochondriale trouvée dans les cellules de Purkinje affecte également d'autres cellules cérébrales comme les oligodendrocytes, qui aident à former la substance blanche, ou les astrocytes, qui soutiennent la fonction globale du cerveau.
« Pour répondre à cela, l'un de nos projets de recherche en cours est axé sur l'étude des mitochondries dans des types spécifiques de cellules cérébrales dans le cervelet », a déclaré Tiwari-Woodruff. « De telles recherches peuvent ouvrir la porte à trouver des moyens de protéger le cerveau dès le début – comme stimuler l'énergie dans les cellules cérébrales, les aider à réparer leur revêtement de myéline protecteur, ou à calmer le système immunitaire avant que trop de dégâts ne soient causés. Ceci est particulièrement important pour les personnes atteintes de SEP qui luttent avec l'équilibre et la coordination, car ces symptômes sont liés aux dommages dans le cervefeulle. »
Tiwari-Woodruff a souligné que la recherche liée à la maladie est vitale pour améliorer la vie.
« Couper le financement de la science ne ralentit les progrès que lorsque nous en avons le plus besoin », a-t-elle déclaré. « Le soutien du public à la recherche est plus que jamais plus que jamais. »
Tiwari-Woodruff et Atkinson ont été rejoints dans l'étude par Shane Desfor, Micah Feria, Maria T. Sekia, Marvelous Osunde, Sandhya Sriram, Saima Nooria, Wendy Rincóna et Britany Belloa.
L'équipe de recherche a analysé le tissu cérébelleux post-mortem de patients atteints de SEP progressive secondaire, aux côtés d'échantillons d'individus en bonne santé, obtenus des National Institutes of Health et de la Cleveland Clinic.
L'étude a été soutenue par une subvention de la National Multial Sclerosis Society.
Le document de recherche est intitulé « Une diminution de l'activité mitochondriale dans le cervelet démyélinisant de la sclérose en plaques progressive et de l'EAE chronique contribue à la perte de cellules de Purkinje. »
