De nouvelles recherches montrent que les neurones post-mitotiques du cerveau, en particulier chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, peuvent réintégrer le cycle cellulaire et devenir sénescents, offrant ainsi un aperçu potentiel de la neurodégénérescence et une nouvelle méthode d’étude des maladies cérébrales.
Ce processus rare est plus fréquemment observé dans les maladies neurodégénératives et pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes de la maladie.
Selon une nouvelle étude publiée dans Biologie PLOS Selon Kim Hai-Man Chow et ses collègues de l’Université chinoise de Hong Kong, les neurones du cerveau qui réintègrent le cycle cellulaire après la mitose sont sujets à une sénescence rapide, un processus observé plus fréquemment chez Alzheimer maladie. Cette découverte donne un aperçu de la neurodégénérescence et suggère que les méthodes utilisées peuvent être appliquées à l’étude d’autres populations cellulaires uniques dans le cerveau.
La plupart des neurones du cerveau sont post-mitotiques, ce qui signifie qu’ils ont arrêté de se diviser. Pendant de nombreuses années, on a supposé que cet état post-mitotique était permanent. Des découvertes récentes ont montré qu’une petite proportion de neurones réintègrent le cycle cellulaire, mais on sait peu de choses sur leur sort par la suite.
Image récapitulative de l’article. La partie supérieure souligne que le réengagement du cycle cellulaire neuronal est une étape de la sénescence neuronale et que leurs profils moléculaires complets peuvent désormais être identifiés par le pipeline bioinformatique que nous avons rapporté dans le manuscrit accepté. La partie inférieure est une version simplifiée de la figure 1A du document. Le panneau supérieur est créé par l’application BioRender. Crédit : Kim Hei-Man Chow (CC-BY 4.0)
Pour répondre à cette question, les auteurs se sont tournés vers des bases de données accessibles au public de données « snRNA-seq », dans lesquelles les noyaux individuels sont isolés et leurs ARN est séquencé, fournissant un instantané de ce que faisait une cellule au moment de l’isolement. Le cycle cellulaire passe par des phases distinctes, dont la croissance, ADN synthèse, croissance spécifique à la division et mitose, et chaque phase est caractérisée par un ensemble spécifique de protéines nécessaires à son achèvement. Cela a permis aux auteurs d’utiliser tous les ARN pour leur indiquer dans quelle phase du cycle se trouvait un noyau spécifique.
Leurs données comprenaient des informations sur plus de 30 000 noyaux, chacun d’eux se voyant attribuer un score basé sur le niveau d’expression d’un ensemble d’environ 350 gènes liés au cycle cellulaire. Ils ont découvert que de petites populations de neurones excitateurs étaient effectivement réintégrées dans le cycle cellulaire. Cependant, pour la plupart, ces cellules n’ont pas réussi à poursuivre leur cycle cellulaire pour produire des neurones filles. Au lieu de cela, les cellules en cours de réentrée présentaient également une expression élevée de gènes associés à la sénescence ; en fait, les cellules s’étaient réveillées seulement pour entrer en sénescence.
Implications pour les maladies neurodégénératives
Curieusement, les auteurs ont découvert que les neurones du cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer réintégraient le cycle cellulaire à un rythme plus élevé et que les neurones qui réintégraient le cycle cellulaire et vieillis présentaient une expression accrue de plusieurs gènes. associé à un risque plus élevé de maladie d’Alzheimer. y compris ceux qui contribuent directement à la production d’amyloïde, la protéine collante qui s’agrège dans le cerveau atteint de MA. De même, les cerveaux des patients atteints de la maladie de Parkinson et de démence à corps de Lewy présentaient une augmentation de la proportion de neurones réentrants par rapport aux cerveaux sains.
La signification neurobiologique de cette réentrée accrue pour le cerveau malade n’est pas encore claire, mais l’approche analytique adoptée ici pourrait offrir des informations plus approfondies sur les sous-populations neuronales du cerveau, ainsi que faire la lumière sur les mécanismes pathologiques des maladies. neurodégénérative.
“En raison de l’existence rare et de la localisation aléatoire de ces cellules dans le cerveau, leurs profils moléculaires et leurs hétérogénéités spécifiques à la maladie restent floues”, a déclaré Chow. « Bien que des validations expérimentales de ces résultats sur des échantillons humains pertinents soient menées à l’avenir, l’applicabilité de cette approche analytique à différentes maladies et croisementsespèces Ces paramètres offrent de nouvelles opportunités et perspectives pour compléter les approches histologiques de base dans l’étude du rôle de ces cellules dans le vieillissement cérébral et la pathogenèse des maladies.
Les auteurs ajoutent : « Ce pipeline analytique bioinformatique démontré offrira au domaine un nouvel outil pour disséquer de manière impartiale les neurones réengageant et sénescents du cycle cellulaire, et pour disséquer leurs hétérogénéités dans les cerveaux sains et atteints de maladies.
Le travail a été soutenu, en partie, par des subventions des organisations suivantes : Le Hong Kong Research Grants Council (RGC)-General Research Fund (GRF) (PI : ECS24107121, GRF16100219 et GRF16100718) (tous au KH-MC) et le RGC. – Fonds de Recherche Collaborative (CRF) (Co-I : C4033-19EF) (KH-MC) ; le National NaturalScience Foundation-Excellent Young Scientists Fund 2020 (Réf : 32022087) (KH-MC) ; Subvention de recherche de l’Association Alzheimer (PI : AARF-17-531566) (KH-MC).
