Au cours de la vie, la mémoire s'affaiblit à des degrés divers, privant les personnes âgées de la capacité à se souvenir de leurs expériences personnelles. On a longtemps émis l'hypothèse que ce processus progressif, presque inévitable, était la conséquence de la suppression par la nature des épines dendritiques, un composant clé des synapses, des neurones cérébraux à mesure qu'ils vieillissent.
Une étude publiée dans Progrès scientifiques Une étude menée par des chercheurs de l'Université d'Alabama à Birmingham et du Rush University Medical Center de Chicago, dans l'Illinois, démontre désormais que la préservation des expériences de vies passées est maintenue par la qualité – et non par la quantité – des synapses dans la vieillesse.
C'est un changement de paradigme. Pendant 35 ans, le dogme prédominant était que le déclin de la mémoire était principalement dû à la perte des épines dendritiques, qui sont un substitut des synapses. Lorsque nous vieillissons, entre 40 et 85 ans, il se produit une perte naturelle des épines dendritiques et des synapses, ce qui est tout à fait normal. Cette perte naturelle peut contribuer au manque d'acuité cognitive que nous ressentons tous en vieillissant. Cependant, nous démontrons que, même s'il y a perte de synapses, celles qui restent peuvent compenser cette perte.
Jeremy Herskowitz, Ph.D., professeur associé au département de neurologie de l'UAB et auteur correspondant de l'étude
Selon Herskowitz, cela a des conséquences énormes. « Même chez les personnes âgées de 80, 90 ou 95 ans, la plasticité synaptique est encore suffisante pour conserver la mémoire. Cela signifie qu'une thérapie visant à remodeler les épines dendritiques et les synapses pourrait considérablement faciliter la mémoire à mesure que vous vieillissez ou si vous souffrez de troubles de la mémoire dus à la démence liée à la maladie d'Alzheimer. »
L'étude a été rendue possible grâce au projet ROSMAP (Religious Orders Study and Rush Memory and Aging Project) de l'université Rush. Le ROSMAP recrute des religieuses, des prêtres et des frères catholiques âgés de 65 ans ou plus, qui ne présentent aucun signe de démence au moment de leur inscription. Les participants sont soumis à des évaluations médicales et psychologiques chaque année et acceptent de faire don de leur cerveau après leur décès.
Herskowitz et ses collègues ont étudié des échantillons cérébraux post-mortem de 128 participants à ROSMAP. Les participants avaient un âge moyen de 90,5 ans au moment du décès, avec des scores de performance cognitive variables et une neuropathologie liée à la maladie d'Alzheimer. Ils avaient tous subi des tests cognitifs annuels pour la mémoire épisodique, la capacité visuospatiale/orientation perceptive, la vitesse de perception, la mémoire sémantique et la mémoire de travail. L'étude comprenait deux échantillons de chaque cerveau, l'un du cortex temporal, qui possède des structures vitales pour la mémoire à long terme, et l'autre du cortex prémoteur frontal.
Après avoir coloré les échantillons de cerveau, photographié de fines tranches et construit des reconstructions numériques tridimensionnelles de 55 521 épines dendritiques individuelles sur 2 157 neurones, les chercheurs ont utilisé deux méthodes statistiques, l'une utilisant l'apprentissage automatique innovant, pour voir si l'une des 16 mesures différentes de la morphologie des épines correspondait à l'une des 17 mesures différentes de la fonction cérébrale, de l'âge et de la neuropathologie de la maladie d'Alzheimer. L'une des mesures de la fonction cérébrale était la mémoire épisodique – la capacité à se souvenir d'événements quotidiens et d'expériences personnelles passées.
Pour les neurones du cortex temporal, les chercheurs ont découvert que le diamètre de la tête des épines dendritiques, mais pas la quantité d’épines, améliorait la prédiction de la mémoire épisodique dans des modèles contenant des scores de plaques β-amyloïdes, une pathologie des enchevêtrements neurofibrillaires et le sexe. Des diamètres de tête plus grands étaient associés à de meilleures performances de mémoire épisodique, ce qui étaye l’hypothèse émergente selon laquelle, dans le cortex temporal, la force synaptique est plus critique que la quantité pour la mémoire chez les personnes âgées.
« Cibler les voies qui maintiennent le diamètre de la tête de la colonne vertébrale ou la force synaptique, plutôt que les voies qui maintiennent ou génèrent de nouvelles épines ou synapses, pourrait potentiellement apporter de plus grands avantages thérapeutiques pour les personnes âgées dans les phases précliniques de la maladie d'Alzheimer », a déclaré Herskowitz.
Une dendrite est une extension ramifiée du corps d'un neurone qui reçoit des impulsions d'autres neurones. Chaque dendrite peut avoir des milliers de petites protubérances appelées épines. La tête de chaque épine peut former un point de contact appelé synapse pour recevoir une impulsion envoyée par l'axone d'un autre neurone. Les épines dendritiques peuvent changer rapidement de forme ou de volume tout en formant de nouvelles synapses, une partie du processus appelé plasticité cérébrale. La création ou l'élimination de synapses est un mécanisme fondamental du fonctionnement du cerveau.
La collecte de dizaines de milliers de mesures de la colonne vertébrale a pris deux ans et demi. Ce travail minutieux a commencé en 2019 et s'est poursuivi pendant la pandémie de COVID-19, alors que les chercheurs de l'UAB travaillaient sous les restrictions liées à la COVID, explique Herskowitz.
Les co-premiers auteurs de l'étude, « Le diamètre de la tête de la colonne vertébrale dendritique prédit les performances de la mémoire épisodique chez les personnes âgées », sont Courtney K. Walker et Evan Liu, du département de neurologie de l'UAB.
Les autres auteurs sont Kelsey M. Greathouse, Ashley B. Adamson, Julia P. Wilson, Emily H. Poovey, Kendall A. Curtis, Hamad M. Muhammad et Audrey J. Weber, Département de neurologie de l'UAB ; David A. Bennett, Centre médical de l'université Rush ; Nicholas T. Seyfried, École de médecine de l'université Emory ; et Christopher Gaiteri, Université médicale SUNY Upstate, Syracuse, New York.
Le soutien provient des subventions NS061788, AG067635, AG061800, AG054719, AG063755, AG068024, AG10161, AG72975, AG15819, AG17917, AG46152 et AG61356 des National Institutes of Health.
