Une équipe de scientifiques de l’Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) a démontré que la communication entre les neurones codant la mémoire – les cellules nerveuses du cerveau responsables du maintien de la mémoire de travail – est perturbée avec le vieillissement et que cela peut commencer à l’âge mûr.
Les résultats de l’étude, rapportés dans Communications naturellesfournissent de nouvelles informations sur le processus de vieillissement de l’esprit humain et ouvrent la voie à des thérapies visant à maintenir le bien-être mental d’une personne vieillissante.
Les scientifiques étudient depuis longtemps l’impact du vieillissement sur les fonctions exécutives du cerveau, comme une moins bonne maîtrise de soi et une moins bonne mémoire de travail. Bien qu’il soit bien établi que la mémoire peut se détériorer avec l’âge, les changements qui se produisent au niveau des neurones cérébraux individuels pour provoquer cela ne sont pas clairs – jusqu’à présent.
Des études antérieures utilisaient des cellules nerveuses provenant de sujets morts, mais l’équipe de la Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) a mesuré l’activité en temps réel de cellules nerveuses individuelles chez des souris vivantes. Pour effectuer ces mesures, l’équipe a adopté une technique d’imagerie optique récemment dévoilée qui leur a permis de comprendre la fonction de chaque neurone en mesurant son activité neuronale dans le contexte de la mémoire de travail.
Dans le cadre d’expériences en laboratoire, les scientifiques du NTU ont étudié comment les neurones de souris de trois groupes d’âge différents (jeunes, d’âge moyen et âgés) réagissaient à des tâches nécessitant de la mémoire.
Les chercheurs ont montré que, comparées aux jeunes souris, les souris d’âge moyen et âgées nécessitaient davantage de séances d’entraînement pour apprendre de nouvelles tâches, ce qui indique un certain déclin de la mémoire et des capacités d’apprentissage à partir de l’âge moyen. Mais au-delà de cela, ils ont également constaté des changements dans les cellules nerveuses de souris plus âgées.
Les connexions entre les neurones s’affaiblissent avec l’âge
En utilisant des techniques optiques avancées (imagerie calcique et manipulation optogénétique) qui permettent aux chercheurs d’observer plusieurs neurones individuels et de manipuler leur activité, l’équipe NTU a découvert que les neurones d’une partie du cerveau, le cortex préfrontal, présentaient une solide capacité de codage de la mémoire chez les jeunes souris. Cependant, cette capacité à conserver la mémoire diminue chez les souris d’âge moyen et âgées en raison de l’affaiblissement des connexions entre les neurones, ce qui fait que les souris mettent plus de temps à se souvenir et à effectuer des tâches.
Même si les scientifiques savent que les connexions entre les neurones sont essentielles au stockage de la mémoire, il n’a jamais été démontré expérimentalement dans le cerveau vivant comment les modifications des cellules cérébrales vieillissantes entraînent un affaiblissement des connexions.
Les résultats suggèrent donc que le renforcement des connexions affaiblies entre les cellules nerveuses, par exemple grâce à des activités d’entraînement de la mémoire, pourrait aider à retarder la détérioration de la mémoire de travail des personnes à mesure qu’elles vieillissent.
Notre étude met en évidence une réduction significative de la communication entre les neurones responsables du codage des souvenirs dans le cortex préfrontal – un facteur clé du déclin de la mémoire de travail lié à l’âge, un processus neurologique peu compris jusqu’à présent. Cette découverte fournit davantage de preuves qu’une intervention proactive peut améliorer la communication neuronale. Des exemples d’intervention incluent des changements de mode de vie tels que l’entraînement cognitif et l’exercice régulier. Ces activités peuvent potentiellement atténuer le choc du vieillissement cognitif et améliorer la santé cognitive globale des personnes à mesure qu’elles vieillissent. »
Tsukasa Kamigaki chercheur principal et professeur adjoint du LKCMedicine de NTU
Le déclin de la mémoire peut commencer à l’âge mûr
D’autres expériences ont également montré que l’affaiblissement des connexions entre les cellules nerveuses entraînait une instabilité des circuits neuronaux dans le cortex préfrontal dès l’âge mûr, ce qui entraînait une moindre capacité à conserver la mémoire.
L’équipe NTU a utilisé la technologie optogénétique – une méthode qui utilise des canaux ioniques sensibles à la lumière dans les neurones, permettant de contrôler l’activité neuronale par stimulation lumineuse – pour désactiver brièvement les neurones du cerveau pendant une à deux secondes et a découvert que la mémoire de travail Les circuits chez les souris d’âge moyen sont particulièrement sensibles aux courtes interruptions de l’activité neuronale.
Le co-premier auteur et assistant de recherche de LKCMedicine, Huee Ru Chong, a déclaré : « Notre étude de quatre ans montre que la fonction continue des circuits préfrontaux est essentielle pour les tâches de mémoire. Le fait que les circuits cérébraux ont montré des signes de dégradation à partir de l’âge mûr met en évidence la nécessité pour des stratégies cliniques visant à sauvegarder notre bien-être mental le plus tôt possible.
Le Dr Yadollah Ranjbar-Slamloo, co-premier auteur et chercheur au LKCMedicine, a déclaré : « Nous avons découvert que le cortex préfrontal chez les souris reste actif lorsqu’elles se souviennent de choses, comme les humains. Cette découverte suggère que les souris pourraient être un bon modèle pour étudier le fonctionnement de la mémoire et son processus de vieillissement. Nos résultats indiquent donc que, tout comme chez la souris, notre cerveau peut commencer à se dégrader dès le début, à mesure que nous vieillissons.
Le professeur agrégé de LKCMedicine Nagaendran Kandiah, neurologue consultant principal invité à l’hôpital universitaire national de Singapour et à l’hôpital Khoo Teck Puat, qui n’est pas impliqué dans l’étude, a déclaré : « Chez l’homme, le cortex préfrontal joue un rôle clé dans l’organisation, la rétention et la récupération des mémoire. Les découvertes passionnantes de l’équipe NTU fournissent des informations sur les changements neuronaux spécifiques dans le cortex préfrontal associés au vieillissement. Ces nouvelles connaissances seront d’une grande pertinence clinique dans la conception d’interventions cognitives pour retarder le déclin de la mémoire lié à l’âge.
Commentant en tant qu’expert indépendant, le Dr Jun Nishiyama, professeur adjoint au programme de neurosciences et de troubles du comportement à la Duke-NUS Medical School, a déclaré : « Il est bien connu que les performances cérébrales diminuent avec le vieillissement, mais les causes sous-jacentes restent insaisissables. Cette étude révolutionnaire de NTU Singapour offre des informations neurologiques clés sur le déclin de la mémoire de travail lié à l’âge, mettant en évidence une communication neuronale réduite dans le cortex préfrontal de la souris à partir de l’âge moyen. Cette recherche souligne l’importance d’interventions stratégiques précoces pour lutter contre le déclin cognitif, fournissant un cadre vital pour l’avenir recherche sur le vieillissement et maintien de la santé cérébrale.
Les prochaines étapes de ce projet consisteront à étudier davantage de changements neuronaux à l’échelle du cerveau qui se produisent à l’âge mûr afin de comprendre comment des interventions proactives peuvent améliorer la communication entre différentes zones du cerveau.
