CERVEAU ET PSY

Les effets de la réduction du mouvement sur les cellules souches du cerveau

Par Camilla de Fazio le 29.05.2018 à 20h00
Lecture 3 min.

Limiter le mouvement des souris a un impact sur la neurogènes, la production des cellules neuronales dans le cerveau. C'est la découverte d'une équipe italienne qui met en lumière le lien entre l'activité physique et le métabolisme et la prolifération des cellules souche neurales


ANNA ENGLER / WIKIMEDIA COMMONS
L'inactivité physique est nuisible pour le cerveau. C'est ce que montre une étude conduite par l'équipe du Dr. Bottai, à Milan, et dont les résultats sont publiés dans la revue frontiers in Neuroscience. Cette étude a a été conduite sur des souris, dont les chercheurs ont surveillé le bon déroulement de la neurogénèse. C'est à dire la capacité du cerveau à produire de nouveaux neurones à partir de cellules immatures, les cellules souches neurales (CSN). Un phénomène connu depuis la fin des années 90, grâce aux études menées par Fred Gage et Peter Eriksson. Chez l'homme les CSN ne se trouvent que dans deux régions du cerveau : l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire. Plusieurs études ont montré que l'activité physique augmente la neurogenèse et chez la souris induit une amélioration de l'apprentissage. À l'inverse, l'équipe du Dr Bottai s'est penchée sur les effet de l'inactivité physique prolongée sur ces cellules souches neurales.
 
Pour mener l'étude, les chercheurs ont suspendu les pattes postérieures des souris, en attachant leur queue à une corde. Les animaux ont été laissés libres de se déplacer dans la cage en utilisant seulement les pattes antérieures pendant 14 jours, une période comparable à des mois d'inactivité pour les humains. Les pattes postérieures n'étaient pas immobiles, mais suspendues, donc "elles ne bougeaient pas contre la gravité", a expliqué Daniele Bottai, directeur de l'étude, dans une interview à Sciences et Avenir. Une fois ce délai passé, l'équipe a ensuite analysé les cellules souches neurales des animaux. Résultat : dans le cerveau des animaux suspendus, et fournissant donc moins d'efforts pour se déplacer, la prolifération et la différenciation en neurones matures des cellules souches neurales était bien moindre.

Des travaux préliminaires
Leur étude montre également des changements dans le métabolisme - en termes de production d'énergie - ainsi que dans l'expression des gènes. En particulier, les chercheurs ont observé que les gènes impliqués dans la division cellulaire et le métabolisme étaient exprimés -c'est à dire traduits en protéines - de manière anormale. Un, Cdk5 était moins exprimé, un'autre, Cdk6, plus exprimé que chez les souris non suspendues.


Partant de ces résultats, il est possible supposer, selon Daniele Bottai, que l'activité physique implique en quelque sorte une stimulation des cellules souches neurales, avec une altération de l'expression génétique, en particulier des gènes impliqués dans la prolifération et le métabolisme. Ce travail préliminaire chez la souris ouvre des pistes de recherche chez l'humain des plus intéressantes. Par exemple en ce qui concerne les astronautes qui pâtissent d'atrophie musculaire lors de long séjours en impesanteur ou pour les patients atteints de maladies chroniques qui limitent les mouvements. Reste toutefois de nombreuses zones d'ombre à éclaircir. Par exemple, quelle est la nature du messager qui assure la  communication entre les muscles et les cellules souches neurales. ou encore comment l'expression génétique peut influencer le métabolisme cellulaire.

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rubéole

Cet article est extrait de l'ouvrage « Larousse Médical ».
Maladie éruptive contagieuse due à un virus à A.R.N. du genre Rubivirus (famille des Togaviridæ), touchant surtout l'enfant et l'adolescent.
Les malformations qui peuvent toucher le fœtus, lorsque la rubéole atteint une femme au cours de ses quatre premiers mois de grossesse, font toute la gravité de la maladie.

1. LA CONTAMINATION PAR LE VIRUS DE LA RUBÉOLE
La rubéole est une maladie strictement humaine. Le virus pénètre dans l'organisme par les voies respiratoires. La maladie est très contagieuse pendant les quelques jours qui précèdent l'apparition des signes et pendant toute la durée de ceux-ci (→ contagion).

2. LES SYMPTÔMES ET LES SIGNES DE LA RUBÉOLE

L'incubation silencieuse (sans signes apparents) du virus dure une quinzaine de jours. L'éruption cutanée maculopapuleuse (petites taches rosées légèrement surélevées), caractéristique de la maladie, débute à la face, s'étend ensuite à tout le corps, principalement au thorax et aux membres supérieurs, et peut prendre un aspect scarlatiniforme (peau entièrement rouge). L'éruption s'associe parfois à une légère angine. Ces signes disparaissent au bout du troisième jour. Les formes atypiques de la maladie (absence d'éruption cutanée) sont les plus fréquentes.

3. LES COMPLICATIONS DE LA RUBÉOLE
Chez l'adolescent ou l'adulte, la rubéole peut être plus grave que chez l'enfant et entraîner des maux de tête (→ céphalée), une fièvre et une polyarthrite (inflammation de plusieurs articulations), régressant en une dizaine de jours. Un purpura thrombopénique (affection caractérisée par l'apparition d'hématomes punctiformes), une hépatite ou une méningo-encéphalite sont également possibles. Avec la généralisation de la vaccination chez l’enfant, ces formes de complications apparaissent plus fréquemment chez l’adulte.

4. LE DIAGNOSTIC ET LE TRAITEMENT DE LA RUBÉOLE
Le diagnostic de la rubéole repose sur la mise en évidence dans le sang d'anticorps spécifiques. Il n'existe pas de traitement de la maladie ; des médicaments (paracétamol) peuvent être administrés en cas de fièvre. La rubéole ne peut pas survenir une seconde fois, l'infection par le virus conférant une immunité complète et durable.

5. LA PRÉVENTION DE LA RUBÉOLE

Elle repose essentiellement sur la vaccination généralisée des enfants. Le vaccin est le plus souvent associé à ceux de la rougeole et des oreillons (vaccin R.O.R.) et est administré vers l'âge de 12 mois avec un rappel avant l’âge de 2 ans. Il est fortement recommandé aux adolescentes non immunisées et aux jeunes femmes dites réceptives (ne présentant pas d’anticorps).

6. LA RUBÉOLE CHEZ LA FEMME ENCEINTE

Chez la femme enceinte non immunisée, une rubéole survenant dans les quatre premiers mois de la grossesse peut être à l'origine de malformations congénitales ou d'une fœtopathie évolutive. Celle-ci traduit l'infection d'organes déjà formés, infection diffuse et massive qui persiste au-delà de la naissance. Si la fœtopathie peut régresser, les malformations, en revanche, sont définitives.
Le fœtus est contaminé par l'intermédiaire du trophoblaste puis du placenta. Les malformations concernent les yeux (cataracte, microphtalmie), le système auditif (surdité), le système cardiorespiratoire (persistance du canal artériel, sténose pulmonaire) ou le système nerveux (microcéphalie, retard mental). Ces anomalies ne sont pas toujours décelées à la naissance et peuvent donc se manifester bien après, ce qui justifie une surveillance pendant les premières années de la vie. La rubéole évolutive entraîne aussi un retard de croissance intra-utérin, avec faible poids à la naissance et difficultés de développement ultérieur, ou une atteinte polyviscérale. Les décès (environ 20 % des enfants contaminés meurent dans les premières années de la vie) et les retards psychomoteurs sont fréquents. Une rubéole diagnostiquée dans le premier trimestre de la grossesse conduit à discuter d'un avortement thérapeutique.

La recherche de l'infection par le virus de la rubéole, par réaction sérologique, doit être effectuée chez toutes les femmes enceintes non immunisées chaque mois pendant les quatre premiers mois de grossesse. En outre, celles-ci doivent éviter tout contact avec des personnes contagieuses – en particulier avec des enfants.
La vaccination des jeunes femmes non immunisées est une priorité. Cependant, elle ne doit pas être réalisée pendant la grossesse car il s’agit d’un vaccin vivant, potentiellement tératogène. Si, par mégarde, la vaccination était effectuée pendant une grossesse non connue, elle ne justifie pas, à elle seule, une interruption de grossesse.

Voir : conseils pour les voyageurs.

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Selon le sexe et l’âge, les cellules immunitaires du cerveau réagissent différemment à des perturbations du microbiote

COMMUNIQUÉ | 21 DÉC. 2017 - 18H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)
 
BIOLOGIE CELLULAIRE, DÉVELOPPEMENT ET ÉVOLUTION

Une étude conjointe entre des chercheurs Inserm de l’IBENS (Institut de biologie de l’Ecole Normale Supérieure – Inserm/CNRS/ENS Paris) à Paris et des chercheurs du SIgN (Singapore Immunology Network, A*STAR) de Singapour montre un rôle inédit du microbiote sur des cellules immunitaires du cerveau dès le stade fœtal. Ces cellules immunitaires, les microglies, jouent un rôle clé dans le développement et le fonctionnement cérébral et sont différemment perturbées par des modifications du microbiote chez les souris mâles et femelles à différents stades de la vie. Les résultats de ces travaux sont publiés dans la revue Cell.

Les microglies sont des cellules immunitaires qui répondent à des traumatismes ou des signaux inflammatoires pour protéger le cerveau, agissant comme des senseurs capables de détecter de nombreux signaux environnementaux. Ces cellules immunitaires sont également impliquées dans différentes étapes du développement et du fonctionnement cérébral. Ainsi, des dysfonctionnements de ces cellules sont associés à un large spectre de pathologies humaines, allant des troubles neuro-développementaux jusqu’aux maladies neurodégénératives. Les microglies jouent donc un rôle crucial dans le fonctionnement normal et pathologique du cerveau, ce qui laisse suggérer qu’elles constituent une interface régulatrice entre les circuits cérébraux et l’environnement.
Pour tester cette hypothèse, Morgane Thion et Sonia Garel, chercheuses Inserm, et leurs collaborateurs, ont utilisé une approche multidisciplinaire sur des modèles de souris axéniques, qui n’ont pas de microbiote (ensemble des bactéries présentes dans l’organisme) et des modèles de souris adultes traitées avec un cocktail d’antibiotiques (qui détruisent de façon aigue le microbiote). En combinant analyses génomiques globales et études histologiques, les chercheurs ont montré que les microglies sont profondément affectées par un dysfonctionnement du microbiote, dès les stades prénataux et ce, en fonction du sexe de l’animal : les microglies appartenant à des mâles semblent affectées au stade prénatal alors que les microglies issues de femelles le sont à l’âge adulte. Ce surprenant dimorphisme sexuel fait écho au fait que l’occurrence de nombreuses pathologies neurodéveloppementales est plus élevée chez les hommes alors que les maladies auto-immunes sont plutôt prévalentes chez les femmes.

Si les mécanismes impliqués et les conséquences fonctionnelles restent à découvrir, cette étude révèle un rôle clé des microglies à l’interface entre environnement et cerveau et montre que les mâles et femelles auraient des susceptibilités différentes à des altérations du microbiote. Pour les auteurs, ces éléments mériteraient maintenant d’être pris en considération au niveau clinique et ce, dès les stades fœtaux.

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Un nanomédicament au rôle neuroprotecteur

Un nanomédicament au rôle neuroprotecteur vient d’être identifié par l’équipe de Patrick Couvreur à l’Institut Galien (Université Paris-Sud/CNRS), en collaboration avec une équipe de l’Université Hacettepe (Ankara, Turquie). Ce nanomédicament a été réalisé à partir du couplage de l’adénosine (molécule neurocompétente) au squalène (lipide naturel et biocompatible) permettant par assemblage supramoléculaire l’obtention de nanoparticules. Le rôle neuroprotecteur de ce nanomédicament a été démontré dans un modèle d’ischémie cérébrale1 chez la souris et de traumatisme de la moelle épinière chez le rat. Ces travaux viennent d’être mis en ligne sur le site de la revue Nature Nanotechnology .

Les maladies du système nerveux central représentent un enjeu médical majeur. En particulier, avec une victime toutes les quatre minutes, les accidents vasculaires cérébraux représentent la 4e cause de décès dans les pays développés tandis que d’importantes séquelles peuvent perdurer chez les patients qui ont survécu. Si cette pathologie touche les sujets plutôt âgés, le traumatisme de la moelle épinière est, quant à lui, à l'origine de troubles moteurs et sensitifs parfois irréversibles et qui surviennent à la suite d’un accident chez des sujets souvent plus jeunes.

La délivrance de médicaments efficaces pour le traitement des maladies du système nerveux central constitue un défi important en raison de la métabolisation et l’élimination rapides dans le plasma de nombreuses molécules thérapeutiques. Celles-ci diffusent généralement mal à travers les barrières hématoencéphalique et hématospinale qui isolent, respectivement, le cerveau et la moëlle épinière de la circulation générale. Une autre difficulté résulte de la complexité des pathologies du système nerveux central qui mettent en jeu de nombreux mécanismes et interactions entre le tissu cérébral et l’unité neurovasculaire.

Cette problématique est illustrée par l’adénosine, un nucléoside endogène, qui peut théoriquement induire une activité pharmacologique dans de nombreuses maladies neurologiques, en raison de sa capacité à agir sur plusieurs récepteurs centraux et périphériques. Cette molécule n’a toutefois jamais été utilisée dans le traitement de pathologies cérébrales, en raison de son temps de demi-vie plasmatique très court après administration (moins d’une minute), de ses effets secondaires potentiels et de son inaptitude à diffuser à travers la barrière hématoencéphalique. En couplant le squalène2 (lipide naturel et biocompatible utilisé comme vecteur) à l’adénosine (molécule neurocompétente) et en formulant le bioconjugué sous forme de nanoparticules de 120 nm, l’équipe de Patrick Couvreur a montré que ce nanomédicament était capable de
1 Arrêt de l’apport de sang au niveau d’une artère du cerveau qui est responsable de lésions cérébrales irréversibles en cas d'interruption prolongée.
2 Mises au point par Patrick Couvreur et son équipe en 2006, les nanoparticules de squalène ont déjà une large palette d’applications médicales, notamment contre les cancers et les maladies infectieuses.

Contact Presse :
Université Paris-Sud Cécile Pérol
01 69 15 41 99
06 58 24 68 44 cecile.perol@u-psud.fr

protéger l’adénosine de la métabolisation rapide. Il induit également un effet neuroprotecteur spectaculaire dans des modèles pré-cliniques d’ischémie cérébrale et de traumatisme de la moëlle. De plus, les chercheurs n’ont pas observé d’effets secondaires au niveau du cycle du sommeil et de la prise alimentaire ni de toxicité générale (hématologique, cardiovasculaire ou hépatique).
Grâce à la synthèse de nanoparticules d’adénosine squalène possédant un double marquage radioactif, il a été possible de suivre leur biodistribution chez l’animal après administration intraveineuse. Les chercheurs de l’Institut Galien ont ainsi démontré que les nanoparticules d’adénosine-squalène jouent un rôle de réservoir d’adénosine dans le compartiment sanguin, ce qui facilite l’interaction avec les récepteurs au niveau des cellules endothéliales cérébrales, conduisant à une protection cérébrovasculaire.
La délivrance de l’adénosine sous forme de nanoparticules squalénées a permis de mettre en évidence un effet neuroprotecteur dans l’ischémie cérébrale et le traumatisme de le moëlle. Cette découverte ouvre des perspectives thérapeutiques nouvelles dans le domaine des neurosciences; elles devront toutefois être confirmées sur d’autres modèles animaux avant d’être appliqués en médecine humaine.

Référence : Gaudin A, Yemisci M, Eroglu H, Lepêtre-Mouelhi S, Turkoglu OF, Dönmez-Demir B, Caban S, Sargon MF, Garcia-Argote S, Pieters G, Loreau O, Rousseau B,Tagit O, Hildebrandt N, Le Dantec Y, Mougin J, Valetti S, Chacun H, Nicolas V, Desmaële D, Andrieux K, Capan Y, Dalkara T, Couvreur P “Squalenoyl Adenosine Nanoparticles provide Neuroprotection after Stroke and Spinal Cord Injury” Nature Nanotechnology, doi: 10.1038/NNANO.2014.274 (2014).

Patrick Couvreur est lauréat de la médaille de l’innovation 2012 du CNRS pour ses recherches qui l’ont conduit à concevoir de nouveaux systèmes d’administration et de vectorisation des médicaments.

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