Une nouvelle étude dirigée par la faculté de médecine Keck de l’Université de Californie du Sud (États-Unis) établit un lien entre la présence d’astrocytes immatures anormaux, des cellules en forme d’étoile qui soutiennent la fonction cérébrale, et une intelligence fluide réduite, c’est-à-dire la capacité à résoudre de nouveaux problèmes, chez les personnes âgées souffrant d’épilepsie.
L’étude, en partie financée par les Instituts nationaux de la santé et publiée dans la revue Frontiers in Cellular Neuroscience, est l’une des premières à relier la quantité d’astrocytes à la cognition humaine.
L’équipe dirigée par le docteur Michael Bonaguidi, professeur associé de biologie des cellules souches et médecine régénérative, gérontologie, ingénierie biomédicale et neurochirurgie, et vice-directeur du Centre de Neurorestauration de l’USC, et ses collaborateurs ont découvert que les patients âgés souffrant d’épilepsie avaient tendance à présenter davantage d’astrocytes immatures anormaux dans leur cerveau, et que l’augmentation du nombre de ces cellules était associée à une intelligence fluide plus faible. Cette capacité à résoudre de nouveaux problèmes diminue avec l’âge et est perturbée dans la maladie de Parkinson, la démence frontotemporale et la sclérose en plaques.
Traditionnellement, les astrocytes ont été considérés comme des cellules de soutien qui aident les neurones à communiquer et favorisent un environnement cérébral sain.
Les recherches antérieures sur le rôle de ces cellules dans la cognition reposaient principalement sur des modèles animaux ou des tests indirects, tels que la mesure de l’activité génétique. Cette nouvelle étude, en revanche, analyse directement les tissus humains prélevés lors d’une chirurgie cérébrale et mesure le nombre d’astrocytes immatures.
Les résultats proviennent de patients souffrant d’épilepsie, mais pourraient avoir des implications bien au-delà de cette population, selon les chercheurs. L’astroglie pourrait représenter une nouvelle cible pour les médicaments et d’autres traitements visant à préserver la fonction cognitive au fil du vieillissement, ainsi qu’à maîtriser les crises épileptiques, comme le suggèrent nos recherches précédentes.
« Le vieillissement est quelque chose avec lequel nous sommes tous familiarisés et qui nous affecte tous; il s’agit de savoir quand cela se produira, et non si cela arrivera. Cette étude ouvre une nouvelle cible thérapeutique qui pourrait, un jour, nous aider à ralentir, voire inverser, le déclin lié à l’âge de notre capacité à résoudre de nouveaux problèmes », déclare Bonaguidi.
Étudier la relation entre les types de cellules et la fonction cérébrale humaine est un défi. Les technologies non invasives utilisées pour mesurer la fonction cérébrale, comme l’électroencéphalographie et l’imagerie par résonance magnétique, n’offrent généralement pas une résolution suffisante pour étudier des cellules individuelles. L’analyse des tissus cérébraux au microscope peut fournir des informations plus détaillées, mais les chercheurs ont rarement accès à des échantillons de tissu prélevés chez des patients vivants.
Cette étude a été une exception peu commune. Des chercheurs du Centre des Cellules Souches de l’USC et du Centre de Neurorestauration de l’USC ont eu l’occasion d’analyser des échantillons tissulaires de 29 patients souffrant d’épilepsie du lobe temporal médial, une zone qui peut inclure des convulsions et un déclin cognitif. Le tissu a été chirurgicalement prélevé dans l’hippocampe, une région cérébrale impliquée dans l’apprentissage et la mémoire, afin d’aider à traiter des convulsions graves et réfractaires aux médicaments.
Avant l’intervention chirurgicale, les patients ont passé une série de tests cognitifs détaillés couvrant le raisonnement, la mémoire, l’attention, le langage et la coordination motrice fine. Après la chirurgie, les chercheurs ont examiné les tissus de chaque patient au microscope afin d’identifier et de dénombrer les astrocytes immatures dans des zones précises de l’hippocampe. Par la suite, ils ont comparé le nombre d’astrocytes immatures avec les résultats des tests cognitifs.
« Nous avons constaté que les patients plus âgés avaient tendance à présenter davantage d’astrocytes immatures anormaux, et qu’un nombre plus élevé de ces cellules était également associé à une moins bonne performance dans les tests d’intelligence fluide », explique la première autrice de l’étude, Aswathy Ammothumkandy, professeure associée de recherche au département de Biologie des Cellules Souches et Médecine Régénérative de la faculté Keck de l’USC.
« Ces résultats suggèrent que les astrocytes pourraient constituer une cible thérapeutique commune pour le déclin cognitif accéléré lié à l’âge chez les personnes atteintes d’épilepsie, ainsi que pour le contrôle des crises épileptiques, comme l’indiquait déjà notre recherche précédente », explique.
Les cellules astrogliales ne constituent généralement pas une priorité dans le développement de médicaments, mais cette étude pourrait changer cela. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour déterminer si les cellules astrocytes immatures anormales contribuent directement au déclin cognitif, les résultats offrent une première indication que ces cellules pourraient jouer un rôle important dans la cognition humaine.
Ammothumkandy poursuit désormais des investigations sur les différences moléculaires chez les astrocytes immatures qui pourraient révéler de nouvelles cibles pharmacologiques. En comparant des cellules de personnes épileptiques avec des échantillons témoins, elle cherche à mieux comprendre les astrocytes et à identifier des façons de restaurer leur santé.
Outre la découverte de médicaments, les recherches futures pourraient aussi explorer des façons de renforcer la fonction saine de l’astroglie, y compris par la neuromodulation, qui utilise une stimulation électrique ou magnétique pour modifier l’activité du système nerveux.
Les précieux enseignements de cette étude ont été rendus possibles en partie grâce à l’approche intégrée du Centre de Neurorestauration de l’USC pour l’étude et la restauration de la fonction cérébrale, qui réunit l’expertise de médecins, de neuroscientifiques et d’ingénieurs.
Des travaux antérieurs menés par le centre ont exploré des approches novatrices pour l’imagerie cérébrale, une nouvelle manière de traiter les convulsions et une possible méthode d’améliorer la mémoire grâce à la stimulation électrique.
« Comprendre des processus tels que le déclin cognitif, qui peut s’accélérer chez les personnes épileptiques, pourrait nous aider à améliorer la vie de ces patients et, en même temps, éclairer des questions plus larges sur le fonctionnement du cerveau qui nous touchent tous », déclare le docteur Charles Liu, co-auteur de l’étude, professeur de neurochirurgie clinique, chirurgie, urologie, psychiatrie et sciences du comportement, biocinésiologie, physiothérapie et ingénierie biomédicale, et directeur du Centre de Neurorestauration de l’USC.
« Ce groupe de patients a déjà apporté une contribution extraordinaire à notre compréhension du fonctionnement du cerveau », conclut.
