Une nouvelle étude publiée dans Nature de l’École de médecine Icahn du Mont Sinaï a cartographié le développement de 1,3 million de cellules cérébrales âgées de 0 à 97 ans, créant ainsi le première carte moléculaire Image haute résolution du long cortex préfrontal dorsolatéral toute la durée de la vie humaine. Avec cette étude, les neurosciences ont réussi à combler une lacune fondamentale: Avant ces travaux, la plupart des études n’analysaient que des tranches d’âge restreintes ou des cerveaux déjà touchés par des pathologies, rendant impossible la distinction entre les changements physiologiques du vieillissement normal et ceux pathologiques. Cette étude nous révèle également les trois phases de l’évolution du cerveau tout au long de la vie et comment les fonctions des neurones de cette zone du cerveau évoluent avec l’âge.
Comment les neurones évoluent au cours de la vie : les 3 phases et le tournant à 24 ans
Nous le savons, pendant toute notre vie le cerveau évolue considérablement. Ce changement reflète certaines dynamiques moléculaires qui se produisent dans le Cortex préfrontal dorsolatéralle site du cerveau responsable du raisonnement, de la planification et du contrôle émotionnel, particulièrement sensible au développement et au vieillissement. Pour comprendre les causes scientifiques de cette évolution, l’étude menée par le consortium PsychAD et la Icahn School of Medicine du Mount Sinai publiée dans Nature analysé le profil génétique de cellules cérébrales uniques appartenant à 284 donneurs en bonne santé depuis longtemps quatre grands groupes d’âge: développement (0 à 19 ans), jeunes adultes (20-39 ans), âge moyen (40-59 ans) et vieillesse (plus de 60 ans). Les chercheurs ont ainsi découvert que l’activité des gènes au sein des cellules cérébrales ne varie pas de manière linéaire et constante dans le temps, mais suit un progresser en trois phases clairement divisé.
Là première phasequi s’étend de l’enfance à l’adolescence, se caractérise par une restructuration moléculaire profonde et rapide. Durant cette période, une expression intense de gènes liés à formation des synapsesles jonctions qui permettent aux neurones de communiquer, le développement d’extensions neuronales et la construction de circuits cérébraux. Il s’agit d’une fenêtre temporelle d’une extraordinaire plasticité, clé de notre capacité à apprendre, mais aussi particulièrement sensible à la prédisposition génétique à certains troubles psychiatriques. Le tournant décisif se produit vers 24 ans d’âge : les analyses soulignent qu’à ce stade de la vie, la composition des cellules cérébrales stabilise. Alors allons-y deuxième phasecelui de l’âge adulte, marqué par un remarquable stabilité moléculaire dans lequel l’expression des gènes change très peu. Enfin, après 60 ans, on entre dans la troisième phase du vieillissement cérébral.
Comment les cellules cérébrales se défendent-elles et se transforment-elles avec l’âge ?
Quand il s’agit de vieillissement cérébralon imagine souvent une perte progressive et irréparable des cellules nerveuses. Cependant, les neurones se comportent différemment de ce à quoi on pourrait s’attendre. Comment les cellules cérébrales réagissent-elles réellement au passage du temps ?
La réponse scientifique issue de l’étude nous dit que je principaux neurones du cortex préfrontal en démontrer un une résilience extraordinaire moléculaire dans le vieillissement en bonne santé. Ces neurones, contrairement aux cellules de la peau, de l’intestin ou du sang (qui se renouvellent continuellement), restent quasiment le même depuis notre enfance jusqu’à la vieillesse. Donc ce qu’ils font, c’est activer un entretien continu qui recherche et répare en permanence les dommages causés à la double hélice de son ADN et accélère les processus d’élimination des protéines endommagées (les « déchets cellulaires »).
Les véritables protagonistes du changement lié au vieillissement sont les cellules glialesc’est-à-dire le réseau complexe de cellules de soutien qui comprend les astrocytes, les microglies et les oligodendrocytes. Si dans l’enfance les cellules gliales travaillent à guider la croissance des neurones et à isoler les fibres nerveuses avec de la myéline, dans la vieillesse elles reprogramment complètement leurs fonctions, se réorganisant, vers 60 ans, pour défendre le tissu cérébral. Mais tout cela représente aussi une épée à double tranchant: l’activation prolongée de ces programmes immunitaires réveille les gènes associés au risque de maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer. De plus, les chercheurs ont confirmé que ces altérations des microglies et des oligodendrocytes sont principalement concentrées dans le matière blanche sous-corticales adjacentes, les voies de communication du cerveau, expliquant pourquoi cette même substance est particulièrement vulnérable au déclin lié à l’âge.
Pourquoi les habitudes de sommeil et la perception du temps changent-elles avec la vieillesse ?
De nombreuses personnes âgées souffrent d’un un sommeil plus léger et plus fragmentéont tendance à se réveiller à l’aube et à ressentir unmodification de son horloge interne.
Pour clarifier les causes moléculaires de ce phénomène, les chercheurs ont analysé le schéma diurne de « gènes d’horloge » (l’ensemble des gènes qui régulent les rythmes circadiens sur 24 heures) dans les neurones et les cellules gliales du cortex préfrontal. Chez les adultes jeunes et d’âge moyen, le cortex préfrontal montre une orchestration temporelle parfaite : les neurones maintiennent des rythmes circadiens clairement synchronisés, alternant des pics d’activité entre le jour et la nuit pour réguler les fonctions cognitives et le repos. Avec l’arrivée de la vieillesse, cette synchronie neuronale disparaît progressivement: Les neurones perdent l’oscillation régulière de leurs gènes d’horloge. Ce qui est vraiment surprenant, cependant, c’est que l’horloge circadienne du cortex préfrontal ne s’éteint pas du tout dans le cerveau âgé, mais change de « gestionnaire ».
En effet, les cellules microgliales et les oligodendrocytes développent de nouveaux rythmes diurnes, totalement absents chez la jeunesse. Ces rythmes émergent dans les cellules gliales ils ne répondent plus à l’alternance de lumière et d’obscurité dans l’environnementmais ils se synchronisent sur le réponse au stress et gestion des protéines endommagées. En gros, la gestion du temps dans le cerveau des personnes âgées passe des neurones aux microgliestransformant l’horloge biologique locale d’un outil de coordination cognitive à un mécanisme temporel de défense et de nettoyage cellulaire.