Les scientifiques qui étudient le métabolisme énergétique neuronal ont trouvé des preuves que la perte d'un important régulateur d'énergie appelé AMPK dans les cellules souches neurales ou les cellules gliales appelées astrocytes provoque la mort neuronale chez les rongeurs de laboratoire. Ils ont également découvert que la perte d'AMPK dans les cellules souches neurales ou les neurones provoquait des crises cérébrales spontanées chez les animaux.
Publier leurs résultats dans Rapports de cellule, l'équipe de recherche multi-institutionnelle – dirigée par le biologiste du cancer des enfants de Cincinnati Biplab Dasgupta, PhD – a déclaré que la suppression de l'AMPK des cellules cérébrales des astrocytes a entraîné une perturbation sévère du métabolisme du glucose et du lactate dans les neurones. L'indice est venu des toutes premières études de spectroscopie par résonance magnétique chez des souris à délétion AMPK spécifiques au cerveau effectuées à l'Université du Minnesota (UM).
L'étude collaborative, qui comprenait Raghu Rao, MD, et Ivan Tkac, PhD, à l'UM, a révélé que les souris supprimées par AMPK ont des niveaux de lactate inférieurs d'environ 40%, un résultat clé qui a été vérifié dans les astrocytes en culture.
Les découvertes selon lesquelles les neurones supprimés par l'AMPK démontrent des crises spontanées et sont vulnérables aux agents provoquant des crises à faible dose proviennent du laboratoire de neurologie de Christina Gross, PhD, de Cincinnati Children's, et semblent suggérer que le médicament antidiabétique populaire metformine (qui active également l'AMPK) peut atténuer les crises d'épilepsie. La metformine est actuellement testée en préclinique sur des rongeurs de laboratoire, selon Dasgupta, chercheur principal au Cancer and Blood Diseases Institute.
« On sait très peu de choses sur la façon dont les astrocytes régulent la glycolyse pour générer du lactate et l'apporter aux neurones pour soutenir leur métabolisme et leur bon fonctionnement », a déclaré Dasgupta. « Nous montrons pour la première fois que l'AMP kinase (AMPK) est la ligne de fond du mécanisme qui contrôle la glycolyse astrocytaire et la production de lactate dans le cerveau. Et nous montrons qu'interférer avec ce processus fait peu de mal aux astrocytes mais endommage les neurones. » Le métabolisme neuronal est essentiel à tous les aspects de notre vie et de notre fonctionnement. La question de savoir si les cellules gliales comme les astrocytes sont nécessaires au bon métabolisme et à la survie des neurones est débattue dans le domaine scientifique depuis des décennies.
Les chercheurs de la présente étude ont entrepris de faire des progrès pour régler ce débat et ils ont utilisé une longue liste de procédures expérimentales pour trouver de nouvelles réponses. Surtout, les résultats obtenus dans le cerveau de souris du laboratoire Dasgupta ont été récapitulés dans le cerveau de la drosophile de mouche des fruits où en utilisant six modèles différents de suppression AMPK.
Le co-auteur de l'étude, le Dr Stefanie Schirmeier de l'Université de Münster en Allemagne, a découvert que la suppression de l'AMPK dans la glie de la mouche provoque la mort neuronale et réduit la durée de vie des mouches mutantes. Ces résultats et d'autres, y compris la conservation de ces fonctions dans les astrocytes humains, permettent que le métabolisme du lactate contrôlé par l'AMPK fournisse un soutien vital aux neurones chez les humains, selon les chercheurs.
La source:
Centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati
Référence du journal:
Muraleedharan, R., et coll. (2020) La navette de lactate astrocytaire réglementée par l'AMPK joue un rôle non autonome dans la survie neuronale. Rapports de cellule. doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108092.
