Une étude utilisant la neuroimagerie dirigée par Lilianne R. Mujica-Parodi, PhD, professeure et auteure principale de l'Université de Stony Brook, et publiée dans PNAS, révèle que les changements neurobiologiques associés au vieillissement peuvent être observés à un âge beaucoup plus jeune que prévu, à la fin Années 40.
Cependant, l'étude suggère également que ce processus peut être prévenu ou inversé en fonction des changements alimentaires qui impliquent de minimiser la consommation de glucides simples.
Pour mieux comprendre comment le régime alimentaire influence le vieillissement cérébral, l'équipe de recherche s'est concentrée sur la période présymptomatique pendant laquelle la prévention peut être la plus efficace. Dans l'article intitulé «Le régime alimentaire module la stabilité du réseau cérébral, un biomarqueur du vieillissement cérébral chez les jeunes adultes», ils ont montré, à l'aide d'ensembles de données de neuroimagerie à grande échelle, que la communication fonctionnelle entre les régions du cerveau se déstabilise avec l'âge, généralement à la fin des années 40, et que la déstabilisation est en corrélation avec une cognition plus faible et s'accélère avec la résistance à l'insuline.
Des expériences ciblées ont ensuite montré que ce biomarqueur du vieillissement cérébral était modulé de manière fiable avec la consommation de différentes sources de carburant: le glucose diminue, et les cétones augmentent, la stabilité des réseaux cérébraux.
Cet effet a été reproduit à travers les deux changements apportés à l'alimentation totale ainsi qu'après avoir bu un supplément calorique spécifique au carburant.
« Ce que nous avons trouvé avec ces expériences implique à la fois de bonnes et de mauvaises nouvelles », a déclaré Mujica-Parodi, professeur au Département de génie biomédical avec des nominations conjointes au College of Engineering & Applied Sciences et à la Renaissance School of Medicine de l'Université Stony Brook, et membre du corps professoral du Centre Laufer de biologie physique et quantitative.
« La mauvaise nouvelle est que nous voyons les premiers signes du vieillissement cérébral beaucoup plus tôt qu'on ne le pensait auparavant. Cependant, la bonne nouvelle est que nous pourrons peut-être prévenir ou inverser ces effets avec le régime alimentaire, atténuant l'impact de l'empiètement de l'hypométabolisme en échangeant du glucose. pour les cétones comme carburant pour les neurones. «
Ce que les chercheurs ont découvert, en utilisant la neuroimagerie du cerveau, c'est qu'il y a très tôt une rupture de la communication entre les régions du cerveau («stabilité du réseau»).
Nous pensons qu'à mesure que les gens vieillissent, leur cerveau commence à perdre la capacité de métaboliser efficacement le glucose, provoquant une famine lente des neurones et une déstabilisation des réseaux cérébraux. «
Ainsi, nous avons testé si donner au cerveau une source de carburant plus efficace, sous forme de cétones, soit en suivant un régime pauvre en glucides ou en buvant des suppléments de cétone, pourrait fournir au cerveau une plus grande énergie. Même chez les individus plus jeunes, cette énergie supplémentaire a stabilisé davantage les réseaux cérébraux. «
Lilianne R. Mujica-Parodi, PhD, étude Lead Auteur
Pour mener leurs expériences, la stabilité du réseau cérébral a été établie en tant que biomarqueur du vieillissement en utilisant deux ensembles de données de neuroimagerie cérébrale à grande échelle (IRMf) totalisant près de 1 000 individus, âgés de 18 à 88 ans. La déstabilisation des réseaux cérébraux a été associée à des troubles cognitifs et a été accélérée avec Le diabète de type 2, une maladie qui bloque la capacité des neurones à métaboliser efficacement le glucose.
Pour identifier le mécanisme comme étant spécifique à la disponibilité de l'énergie, les chercheurs ont ensuite maintenu l'âge constant et scanné 42 autres adultes de moins de 50 ans avec l'IRMf. Cela leur a permis d'observer directement l'impact du glucose et des cétones sur le cerveau de chaque individu.
La réponse du cerveau au régime a été testée de deux manières. Le premier était holistique, comparant la stabilité du réseau cérébral après que les participants aient passé une semaine à un régime standard (sans restriction) vs faible en glucides (par exemple: viande ou poisson avec salade, mais sans sucre, céréales, riz, féculents).
Dans un régime standard, le carburant primaire métabolisé est le glucose, tandis que dans un régime pauvre en glucides, le carburant primaire métabolisé est la cétone. Cependant, il pourrait y avoir d'autres différences entre les régimes entraînant les effets observés.
Par conséquent, pour isoler le glucose par rapport aux cétones comme différence cruciale entre les régimes, un ensemble indépendant de participants a été scanné avant et après avoir bu une petite dose de glucose un jour, et des cétones de l'autre, où les deux carburants pesaient individuellement – dosé et caloriquement assorti.
Les résultats se sont reproduits, montrant que les différences entre les régimes pouvaient être attribuées au type de carburant qu'ils fournissent au cerveau.
Les résultats supplémentaires de l'étude étaient les suivants: Les effets du vieillissement cérébral sont apparus à 47 ans, la dégénérescence la plus rapide se produisant à 60 ans.
Même chez les jeunes adultes de moins de 50 ans, la cétose alimentaire (qu'elle soit atteinte après une semaine de changement alimentaire ou 30 minutes après avoir bu des cétones) a augmenté l'activité cérébrale globale et stabilisé les réseaux fonctionnels.
On pense que cela est dû au fait que les cétones fournissent plus d'énergie aux cellules que le glucose, même lorsque les combustibles sont caloriquement adaptés. Cet avantage a déjà été démontré pour le cœur, mais l'ensemble actuel d'expériences fournit la première preuve d'effets équivalents dans le cerveau.
« Cet effet est important car le vieillissement du cerveau, et en particulier la démence, sont associés à » l'hypométabolisme « , dans lequel les neurones perdent progressivement la capacité d'utiliser efficacement le glucose comme carburant.
Par conséquent, si nous pouvons augmenter la quantité d'énergie disponible pour le cerveau en utilisant un carburant différent, nous espérons que nous pourrons restaurer le cerveau à un fonctionnement plus jeune.
En collaboration avec le Dr Eva Ratai du Massachusetts General Hospital, nous abordons actuellement cette question, en étendant maintenant nos études aux populations plus âgées « , a déclaré Mujica-Parodi.
« Des recherches supplémentaires avec des collaborateurs de Children's National, sous la direction du Dr Nathan Smith, se concentrent sur la découverte des mécanismes précis par lesquels le carburant impacte la signalisation entre les neurones. Enfin, en collaboration avec le Dr Ken Dill et le Dr Steven Skiena, à Stony Brook , nous travaillons sur la construction d'un modèle informatique complet qui peut intégrer notre compréhension de la biologie, des neurones individuels aux cerveaux entiers à la cognition, au fur et à mesure de son développement. «
