Résumé: Les neurones des patients atteints de la maladie d’Alzheimer ont tendance à réintégrer le cycle cellulaire et à progresser rapidement vers la sénescence. À l’aide de techniques avancées de snRNA-seq, les chercheurs ont analysé plus de 30 000 noyaux pour suivre ces changements, découvrant que ces neurones ne parviennent souvent pas à terminer le cycle cellulaire et présentent plutôt des signes de vieillissement.
Ce phénomène, plus prononcé dans les démences d’Alzheimer, de Parkinson et à corps de Lewy, pourrait approfondir notre compréhension des maladies neurodégénératives. L’étude présente un outil bioinformatique robuste qui fournit de nouvelles informations sur le comportement des neurones dans les cerveaux malades ou sains.
Faits marquants:
Source: PLOS
Les neurones post-mitotiques du cerveau qui réintègrent le cycle cellulaire succombent rapidement à la sénescence, et cette réentrée est plus fréquente dans la maladie d’Alzheimer, selon une nouvelle étude publiée le 9 avril dans la revue en libre accès. Biologie PLOS par Kim Hai-Man Chow et ses collègues de l’Université chinoise de Hong Kong.
Le phénomène pourrait offrir l’occasion d’en apprendre davantage sur le processus de neurodégénérescence, et la technique utilisée pour réaliser cette découverte est facilement applicable à d’autres recherches sur des populations uniques de cellules cérébrales.
De même, les cerveaux de patients atteints de la maladie de Parkinson et de démence à corps de Lewy présentaient une augmentation de la proportion de neurones rentrant par rapport aux cerveaux sains. Crédit : Actualités des neurosciences
La plupart des neurones du cerveau sont post-mitotiques, ce qui signifie qu’ils ont cessé 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 après cela.
Pour répondre à cette question, les auteurs se sont tournés vers des bases de données accessibles au public de données « snRNA-seq », dans lesquelles des noyaux individuels sont isolés et leur ARN est séquencé, fournissant ainsi un instantané de ce que faisait une cellule au moment de l’isolement.
Le cycle cellulaire se déroule à travers des phases distinctes, notamment la croissance, la synthèse de l’ADN, la croissance spécifique à une division et la mitose, et chaque phase est caractérisée par un ensemble spécifique de protéines nécessaires à sa réalisation. Cela a permis aux auteurs d’utiliser l’ensemble des 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 continuer tout au long du cycle cellulaire pour produire des neurones filles.
Au lieu de cela, les cellules subissant une réentrée présentaient également une expression élevée de gènes associés à la sénescence ; en effet, les cellules ne s’étaient réveillées que pour entrer en sénescence.
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 étaient réintégrés dans le cycle cellulaire et vieillis présentaient une expression accrue de plusieurs gènes associés 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 de patients atteints de la maladie de Parkinson et de démence à corps de Lewy présentaient une augmentation de la proportion de neurones rentrant 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 mettre en lumière les mécanismes pathologiques des maladies neurodégénératives.
“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 dans des contextes inter-espèces offre de nouvelles opportunités et perspectives pour compléter les approches histologiques de base dans l’étude des rôles de ces éléments. 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 ceux affectés par la maladie.
À propos de cette actualité de la recherche sur la maladie d’Alzheimer
Auteur: Claire Turner
Source: PLOS
Contact: Claire Turner – PLOS
Image: L’image est créditée à Neuroscience News
Recherche originale : Accès libre.
“Les événements de réentrée dans le cycle cellulaire neuronal dans le cerveau vieillissant sont plus fréquents dans la neurodégénérescence et conduisent à la sénescence cellulaire» par Kim Hai-Man Chow et al. Biologie PLOS
Abstrait
Les événements de réentrée dans le cycle cellulaire neuronal dans le cerveau vieillissant sont plus fréquents dans la neurodégénérescence et conduisent à la sénescence cellulaire
De plus en plus de preuves indiquent que les neurones différenciés en phase terminale dans le cerveau peuvent se réengager dans un processus semblable à un cycle cellulaire au cours du vieillissement neuronal et dans des conditions pathologiques.
En raison de l’existence rare et de la localisation aléatoire de ces cellules dans le cerveau, leurs profils moléculaires et hétérogénéités spécifiques à la maladie restent flous.
Grâce à une approche bioinformatique qui permet des analyses intégrées de plusieurs ensembles de données de transcriptome mononucléaire provenant d’échantillons de cerveau humain, ces populations de cellules rares ont été identifiées et sélectionnées pour une caractérisation plus approfondie.
Nos analyses ont indiqué que ces événements liés au cycle cellulaire se produisent principalement dans les neurones excitateurs et que la sénescence cellulaire est probablement leur destin terminal immédiat.
Quantitativement, le nombre de neurones sénescents et réengageant le cycle cellulaire a diminué au cours du processus normal de vieillissement cérébral, mais dans le contexte de la maladie d’Alzheimer (MA) à apparition tardive, ces cellules s’accumulent à la place.
Le profilage transcriptomique de ces cellules suggère que les différences spécifiques à la maladie étaient principalement liées au stade précoce du processus de sénescence, révélant que ces cellules présentaient des signatures plus pro-inflammatoires, métaboliquement dérégulées et associées à la pathologie dans les cerveaux touchés par la maladie.
De même, ces caractéristiques générales des neurones réengageant le cycle cellulaire ont également été observées dans une sous-population de neurones dopaminergiques identifiées dans le modèle de la maladie de Parkinson (PD) et de la démence à corps de Lewy (LBD).
Une analyse approfondie menée sur un modèle murin du vieillissement cérébral a en outre validé la capacité de cette approche bioinformatique à déterminer la relation robuste entre le cycle cellulaire et les processus de sénescence dans les neurones dans ce contexte inter-espèces.
2024-04-23 21:29:46
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