Les cerveaux sont comme des puzzles, nécessitant de nombreuses pièces imbriquées et codépendantes pour bien fonctionner. Le cerveau est divisé en zones, chacune contenant plusieurs millions de neurones connectés à travers des milliers de synapses. Ces synapses, qui permettent la communication entre les neurones, dépendent de structures encore plus petites : boutons d’envoi de messages (bulbes gonflés aux extrémités des neurones en forme de branche), dendrites réceptrices de messages (structures complémentaires en forme de branche pour recevoir des messages de bouton) et puissance -générant des mitochondries. Pour créer un cerveau cohérent, toutes ces pièces doivent être prises en compte.
Cependant, dans le cerveau vieillissant, ces pièces peuvent être perdues ou altérées et ne plus tenir dans le grand puzzle cérébral.
« Cinquante pour cent des personnes subissent une perte de mémoire de travail avec l’âge, ce qui signifie que leur capacité à conserver et à manipuler des informations à court terme diminue », déclare le co-premier auteur Courtney Glavis-Bloom, chercheur principal au Salk Institute, professeur John Reynolds. ‘ laboratoire. « Nous avons cherché à comprendre pourquoi certaines personnes maintiennent une mémoire de travail saine en vieillissant, tandis que d’autres ne le font pas. Dans le processus, nous avons découvert un nouveau mécanisme pour la base synaptique de la déficience cognitive. »
Des études antérieures avaient montré que les cerveaux perdaient des synapses à mesure qu’ils vieillissaient, et les chercheurs ont également observé ce schéma dans leur modèle de primate non humain. Mais lorsqu’ils ont examiné les synapses restantes, ils ont trouvé des preuves d’une rupture de coordination entre la taille des boutons et les mitochondries qu’ils contenaient. Un principe neuroscientifique fondamental, le principe de la taille ultrastructurale, explique que chaque fois qu’une partie du complexe synaptique change de taille, il doit en être de même. tous les autres parties. La synapse, les mitochondries, les boutons- ; toutes ces parties doivent s’adapter les unes aux autres. Avant l’étude de l’équipe Salk, publiée dans Frontières des neurosciences du vieillissement le 12 avril 2023, personne ne s’était demandé si ce principe pouvait être violé avec l’âge ou la maladie.
« Pour examiner cela, nous nous sommes tournés vers la microscopie électronique », explique le co-premier auteur Casey Vanderlip, ancien assistant de recherche dans le laboratoire de Reynolds. « Cela nous a permis de visualiser ces composants à travers de nombreuses synapses. Nous avons constaté que la perte synaptique se produisait avec un vieillissement sain et altéré, mais ce qui différait était la rupture de la corrélation entre la taille des boutons et leurs mitochondries. »
« C’est un effet d’entraînement, avec des structures synaptiques incroyablement petites qui modifient les réseaux de neurones, la fonction cérébrale et le comportement », explique Glavis-Bloom. « L’étude de ces dysfonctionnements microscopiques est un territoire inexploré qui pourrait révolutionner notre compréhension du vieillissement et de son impact sur la cognition. »
L’équipe a découvert que le respect du principe de la taille ultrastructurale était essentiel pour éviter les troubles de la mémoire de travail avec l’âge. En considérant la violation du principe de taille ultrastructurale et les défaillances liées aux mitochondries comme la clé de la déficience cognitive liée à l’âge, l’étude inaugure une nouvelle ère pour la recherche sur le vieillissement.
Les images que nous avons capturées des synapses sont des instantanés d’un processus dynamique. Avec ces instantanés en main, nous pouvons commencer à réfléchir d’abord aux mécanismes qui coordonnent l’expansion et la contraction des différentes parties du complexe synaptique, puis nous demander comment la perturbation de ces mécanismes peut expliquer le déclin cognitif lié à l’âge. Cela ouvre une toute nouvelle façon de penser au déclin cognitif qui pourrait conduire à de nouvelles cibles pour de futures thérapies. »
John Reynolds, professeur au Salk Institute, titulaire de la chaire Fiona et Sanjay Jha en neurosciences
D’autres auteurs incluent Sammy Weiser Novak et Uri Manor du Salk Institute; et Masaaki Kuwajima, Lyndsey Kirk et Kristen M. Harris de l’Université du Texas à Austin.
