Mitochondries et santé des neurones : insights sur le vieillissement

Les neurones sont des cellules spécialisées du cerveau et du système nerveux qui envoient et reçoivent des signaux. Ils ont une structure complexe qui les aide à bien fonctionner. Un aspect important de la santé des neurones est l'équilibre des protéines et autres matériaux à l'intérieur de la cellule. Cet équilibre garantit que les neurones peuvent travailler efficacement et répondre à différentes conditions.

Quand les neurones sont stressés ou endommagés, ils doivent ajuster la façon dont ils créent et décomposent les protéines. Ce processus implique plusieurs étapes, comme traduire le code génétique en protéines, les plier, les déplacer dans la cellule et décomposer celles qui ne sont plus nécessaires. Si une de ces étapes échoue, ça peut entraîner des problèmes dans le fonctionnement des neurones.

#Importance du contrôle des protéines dans les neurones

Le contrôle des protéines dans les neurones est essentiel pour leur bon fonctionnement. Si les protéines ne sont pas correctement fabriquées ou décomposées, ça peut provoquer une accumulation de protéines endommagées ou dysfonctionnelles. Cette accumulation peut nuire à la santé des neurones et est liée à diverses maladies neurodégénératives, comme Alzheimer et Parkinson.

Sous stress, un complexe protéique spécifique appelé eIF2 commence le processus de fabrication des protéines. Quand eIF2 est activé, ça aide à produire des protéines liées aux réponses au stress, mais ralentit la production de toutes les autres protéines. C'est important car ça permet au neurone de se concentrer sur la réponse au stress plutôt que d'essayer de créer des protéines inutiles.

Un autre aspect crucial de la santé des neurones est l’élimination des protéines endommagées. L’autophagosome et le Protéasome sont deux systèmes responsables de la dégradation des protéines inutiles ou endommagées. Le protéasome fonctionne en taguant les protéines avec un marqueur qui dit de les décomposer, tandis que l’Autophagie aide à éliminer des agrégats plus gros de protéines ou d'autres parties de la cellule.

#Vieillissement et santé neuronale

Avec l'âge, la capacité des neurones à maintenir l'équilibre des protéines diminue. Ce déclin peut entraîner l'accumulation de protéines anormales, augmentant le risque de maladies neurodégénératives. Par exemple, dans la maladie d'Alzheimer, des protéines comme l'amyloïde-β et la tau s'accumulent dans le cerveau.

Améliorer le processus d’autophagie a été trouvé utile pour réduire les problèmes neuronaux liés à l'âge et la neurodégénérescence, bien que les raisons exactes pour lesquelles le vieillissement interfère avec l’autophagie restent floues.

Les Mitochondries sont les centrales énergétiques de la cellule, générant l'énergie dont les neurones ont besoin pour bien fonctionner. Les neurones sont particulièrement gourmands en énergie, et les mitochondries doivent être au bon endroit dans la cellule pour une performance optimale. Malheureusement, avec l'âge, le transport des mitochondries vers les zones où elles sont nécessaires diminue. Ce déclin peut contribuer à la diminution de la fonction des neurones en vieillissant.

#Le rôle des mitochondries dans les neurones

Les mitochondries sont essentielles pour produire de l'énergie et maintenir d'autres processus essentiels dans les neurones. Elles aident à libérer des neurotransmetteurs, qui sont des produits chimiques transmettant des signaux entre les neurones. Ce processus nécessite un approvisionnement constant en ATP, la monnaie énergétique des cellules, et un bon équilibre de calcium.

Les neurones transportent les mitochondries de leur fabrication dans le corps cellulaire vers les axones, les longues projections qui transmettent les signaux. Avec l'âge, ce transport des mitochondries devient moins efficace. Par conséquent, les mitochondries fonctionnelles dans les synapses diminuent, et cette perte est souvent observée dans les maladies neurodégénératives.

Des études ont montré que lorsque les mitochondries ne sont pas correctement situées dans les neurones ou manquent de zones cruciales, cela peut entraîner une dégénérescence neuronale. La perturbation des mécanismes de transport mitochondrial peut créer des problèmes dans le processus de transport, ce qui peut contribuer à la diminution de la santé neuronale liée à l'âge.

#Mécanismes moléculaires derrière le transport mitochondrial

Le transport mitochondrial dépend de plusieurs protéines qui aident à connecter les mitochondries au système de transport cellulaire. Chez les mouches, des protéines appelées milton et Miro sont cruciales pour ce processus de transport. Elles attachent les mitochondries aux microtubules, qui sont des structures aidant à déplacer les matériaux dans la cellule.

Quand milton ou Miro ne fonctionnent pas correctement, il y a une perte significative de mitochondries dans les axones, même si les mitochondries peuvent encore être abondantes dans le corps cellulaire. Cette perte peut entraîner des défauts locomoteurs et une augmentation de la neurodégénérescence chez les mouches au fil du temps. Cela suggère que la déplétion des mitochondries axonales peut servir de modèle pour étudier ce qui se passe quand les neurones perdent ces composants cruciaux.

#Impact de la déplétion mitochondriale sur la santé neuronale

La recherche a montré que lorsqu'il y a une perte de mitochondries dans les axones, cela peut conduire à l'accumulation de protéines endommagées. Cette accumulation de protéines peut devenir problématique avec le temps. Des preuves montrent que chez les jeunes mouches, un nombre significatif de ces protéines endommagées peut être trouvé lorsque les mitochondries sont déplétées. Cependant, le même niveau d'accumulation n'est pas observé chez les mouches âgées, ce qui indique que l'âge pourrait être un facteur dans le fonctionnement de ces processus.

Pour mieux comprendre cette relation, les chercheurs ont examiné diverses voies qui traitent la dégradation des protéines endommagées. Ils ont trouvé que l’autophagie était significativement diminuée chez les mouches avec des mitochondries déplétées. Tant les niveaux de marqueurs spécifiques pour l’autophagie que l'activité globale du protéasome étaient plus bas chez ces mouches.

#Niveaux d'ATP et autophagie

Le transport réduit des mitochondries dans les axones affecte aussi les niveaux d'énergie dans le neurone. Les mitochondries aident à produire de l'ATP, et quand elles ne sont pas là où elles doivent être, les niveaux d'ATP chutent. Ce manque d'énergie peut entraîner des systèmes de dégradation des protéines altérés.

Pour examiner cela de plus près, les scientifiques ont étudié les effets de l'inhibition d'une autre protéine, la phosphofructokinase (Pfk), qui est importante pour la production d'énergie. L'inhibition de Pfk a entraîné un niveau d'ATP plus bas, similaire à ce qui s'est passé avec l'inhibition de milton. Cependant, bien que l'inhibition de Pfk n'ait pas affecté l'autophagie, elle a réduit l'activité du protéasome. Cela suggère que si de faibles niveaux d'ATP peuvent influencer certains processus, ils ne contrôlent peut-être pas directement l'autophagie.

#Signes de vieillissement dans les neurones

Les chercheurs ont utilisé une technique appelée analyse du protéome pour identifier des protéines spécifiques qui ont changé avec la déplétion des mitochondries axonales. Ils ont trouvé des changements significatifs dans les niveaux de protéines à différents âges. Quand les mouches étaient jeunes, il y avait des indications d'un possible problème avec l'autophagie. Cependant, ces changements de protéines devenaient plus marqués juste avant le début de la neurodégénérescence chez les mouches plus âgées.

Ce changement précoce dans les niveaux de protéines a suggéré que la perte des mitochondries axonales pourrait accélérer le vieillissement des neurones, contribuant au déclin global de la santé neuronale. La perte de mitochondries semble également interférer avec la régulation de protéines spécifiques impliquées dans le contrôle de la traduction, qui est le processus de fabrication des protéines.

#Le rôle de l'eIF2β dans la dysfonction neuronale

Parmi les protéines affectées par la déplétion mitochondriale, l'eIF2β se démarque. Il fait partie d'un complexe qui joue un rôle dans le démarrage du processus de traduction. Quand les niveaux d'eIF2β sont élevés, cela peut perturber la synthèse normale des protéines, causant d'autres problèmes dans le neurone.

Quand les scientifiques ont augmenté artificiellement les niveaux d'eIF2β, ils ont remarqué des effets similaires à ceux observés chez les mouches avec une inhibition de milton. Cela incluait une activité réduite de l'autophagie et l'aggravation des défauts locomoteurs liés au vieillissement. Ces découvertes indiquent que l'eIF2β pourrait jouer un rôle crucial dans le déclin de la santé neuronale à mesure que les mitochondries sont perdues.

En réduisant les niveaux d'eIF2β chez les mouches avec une inhibition de milton, les scientifiques ont pu améliorer à la fois l'autophagie et la fonction locomotrice. Cela suggère que s'attaquer aux niveaux d'eIF2β pourrait être une voie potentielle pour atténuer certains problèmes neuronaux liés à l'âge en rapport avec la déplétion mitochondriale.

#Conclusion

La perte de mitochondries dans les axones est liée à d'importantes perturbations dans l'équilibre des protéines au sein des neurones, ce qui peut entraîner des problèmes associés au vieillissement et aux maladies neurodégénératives. Le rôle de l'eIF2β dans ces processus suggère qu'il pourrait être un composant critique pour maintenir la santé neuronale. Abaisser les niveaux d'eIF2β peut aider à restaurer certaines fonctions, indiquant qu'il pourrait être une cible pour de futures thérapies liées au vieillissement et à la santé des neurones.

Dans l'ensemble, cette recherche souligne l'importance de la santé mitochondriale dans les neurones et comment sa perturbation peut avoir des conséquences plus larges pour la santé du cerveau à mesure que nous vieillissons. En comprenant mieux ces relations, nous pouvons travailler vers des stratégies qui pourraient protéger les neurones des ravages de l'âge et des maladies.