Des scientifiques de l’Université de Tohoku ont découvert le rôle essentiel que joue le lactate pour aider les cellules souches neurales à se développer en neurones spécialisés, un processus appelé différenciation neuronale. Ils ont également découvert un moyen par lequel le lactate envoie des signaux aux cellules, aidant à modifier et à renforcer les fonctions neuronales.
Les détails de leur étude ont été rapportés dans le Journal of Biological Chemistry le 10 juin 2023.
Le lactate est un sous-produit de l’exercice et du métabolisme. Le glucose est converti en lactate lorsque l’apport d’oxygène aux cellules est limité, ce qui donne au cerveau une source d’énergie. Les niveaux de lactate dans le cerveau du fœtus augmentent à partir du milieu de la gestation, soulignant le rôle important qu’il joue dans le développement du cerveau et la différenciation neuronale.
Des études et des rapports récents ont démontré que le lactate est un composant vital de notre système nerveux. Ils ont montré que le lactate fonctionne comme une molécule de signalisation cellulaire importante dans le système nerveux et que le métabolisme du lactate est impliqué dans les fonctions neuronales, notamment la neuroplasticité et la consolidation de la mémoire. Cependant, le rôle de la signalisation lactate dans les cellules neuronales est resté jusqu’à présent inconnu.
« Compte tenu des preuves de plus en plus nombreuses qui montrent que le lactate fournit des fonctions de régulation du signal dans divers types de cellules dans des conditions physiologiques et pathologiques, nous avons émis l’hypothèse que le lactate affecte la fonction neuronale en modifiant l’expression complète des gènes », déclare le professeur Ryoichi Nagatomi de la Graduate School of Biomedical Engineering de l’Université de Tohoku et chef de l’équipe de recherche avec le doctorant Yidan Xu et le professeur agrégé Joji Kusuyama de l’Université médicale et dentaire de Tokyo.
Les chercheurs ont testé leur hypothèse en examinant la régulation génique des cellules traitées avec du lactate lorsque NDRG3, une protéine précédemment identifiée pour médier la régulation génique en présence de lactate, a été retirée de la cellule de neuroblastome SH-SY5Y. Ils ont découvert que le lactate aide à la différenciation neuronale par des moyens qui dépendent de NDRG3 et des moyens qui ne le font pas. De plus, ils ont identifié que deux facteurs de transcription spécifiques, TEAD1 et ELF4, sont contrôlés à la fois par le lactate et NDRG3 lors de la différenciation neuronale.
Nagatomi et son équipe pensent que leurs découvertes non seulement approfondissent les connaissances de base sur le lactate, mais pourraient servir de base pour exploiter la signalisation du lactate pour encourager l’exercice ou concevoir des médicaments comme moyen de prévenir ou de contrôler les maladies cognitives. « Nos découvertes fournissent un nouvel aperçu des mécanismes par lesquels des niveaux élevés de lactate sérique induits par l’exercice peuvent avoir un effet bénéfique sur le système nerveux. De plus, étant donné que les changements dans les niveaux de lactate causés par l’exercice humain peuvent être mesurés, les changements d’adaptation dans la fonction cérébrale tels que la cognition et la fonction de mémoire peuvent être mieux compris lorsque les changements dans le niveau de lactate sont pris en compte. »
Pour l’avenir, l’équipe prévoit d’étudier plus avant la fonction régulatrice du lactate dans le développement des neurones et du cerveau.
