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# Biologie # Physiologie

Santé intestinale et maladie de Parkinson : une connexion cachée

De nouvelles recherches lient le microbiome intestinal à la progression de la maladie de Parkinson.

Livia H. Morais, Linsey Stiles, Milla Freeman, Anastasiya D. Oguienko, Jonathan D. Hoang, Jeff Jones, Baiyi Quan, Jack Devine, Justin S. Bois, Tsui-Fen Chou, Joanne Trinh, Martin Picard, Viviana Gradinaru, Sarkis K. Mazmanian

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La Maladie de Parkinson (PD) est le deuxième trouble cérébral le plus fréquent qui touche les gens en vieillissant, surtout ceux de plus de 60 ans. Ça impacte environ 1 % de ce groupe d'âge aux États-Unis. Cette condition est connue pour causer des problèmes moteurs comme la raideur, les tremblements et des soucis d'équilibre. Un des principaux responsables derrière la PD est l'accumulation d'une protéine appelée alpha-synucléine (α-syn). Cette accumulation conduit à la mort de cellules cérébrales importantes, surtout celles qui produisent de la dopamine, une chimie cruciale pour le mouvement et la coordination.

Alors que les scientifiques continuent d'explorer ce qui cause la PD, il y a beaucoup de preuves qui suggèrent que des problèmes avec des petites usines d'énergie dans nos cellules, appelées Mitochondries, jouent un rôle. Ces mitochondries sont responsables de la production d'énergie et du maintien de la santé des cellules. Certaines mutations génétiques qui affectent les protéines mitochondriales ont été liées à des formes de PD qui se transmettent dans les familles.

Chez les personnes atteintes de PD, les mitochondries ont souvent du mal à faire leur boulot, ce qui peut entraîner plus de dégâts dus à des facteurs de stress, appelés Stress oxydatif. Ce stress peut encore plus endommager les neurones, contribuant aux symptômes de la maladie. Fait intéressant, des études ont montré que la fonction mitochondriale est altérée dans des tissus d'une partie spécifique du cerveau touchée par la PD.

La recherche a aussi trouvé que l'exposition à certaines toxines qui interférent avec la fonction mitochondriale peut causer des dommages cérébraux similaires et des problèmes moteurs chez les animaux. De plus, de nouveaux modèles génétiques de PD ont montré que lorsque certaines mutations sont présentes, elles peuvent mener à des conditions ressemblant à la PD.

Symptômes Non-Moteurs de la Maladie de Parkinson

Bien que la Parkinson soit surtout considérée comme un trouble qui affecte le mouvement, beaucoup de patients rapportent des symptômes non-moteurs aussi. Ça inclut des problèmes de sommeil, une diminution de l'odorat, et des soucis gastro-intestinaux comme la constipation et des douleurs abdominales, souvent des années avant qu'un diagnostic officiel de PD ne soit fait.

Une théorie proposée par des scientifiques suggère que des changements dans l'intestin pourraient être l'un des premiers endroits où la maladie commence. Plus précisément, l'accumulation d'α-syn pourrait commencer dans les intestins, puis voyager vers différentes parties du cerveau via le nerf vague, qui relie l'intestin et le cerveau. Des expériences où les scientifiques ont injecté α-syn dans les intestins d'animaux ont entraîné à la fois des problèmes intestinaux et des dommages cérébraux au fil du temps.

Les chercheurs ont également découvert que des procédures chirurgicales pour couper le nerf vague peuvent arrêter la progression de la maladie dans des modèles animaux. De même, des études chez l'homme ont montré que les personnes ayant subi cette chirurgie pourraient avoir un risque plus faible de développer la PD. En plus, l'inflammation dans les intestins pourrait aggraver les symptômes. Ça laisse penser que dans certains cas, la PD pourrait commencer dans l'intestin plutôt que dans le cerveau.

Le Rôle du Microbiome Intestinal dans la Maladie de Parkinson

Les scientifiques ont observé que le microbiome intestinal – la collection de bactéries et d'autres micro-organismes vivant dans nos intestins – est différent chez les personnes atteintes de PD par rapport aux individus en bonne santé. Ces différences incluent une diminution des bactéries bénéfiques et une augmentation des bactéries qui favorisent l'inflammation.

Des recherches ont montré que le microbiome intestinal peut influencer la façon dont quelqu'un peut se mouvoir, comment l'intestin fonctionne, et même la progression de la pathologie d'α-syn dans des modèles animaux de PD. Certaines bactéries nuisibles peuvent aggraver la maladie, tandis que des traitements qui restaurent un microbiome sain peuvent améliorer le mouvement chez les animaux.

Une découverte curieuse est que lorsque le Microbiote intestinal de patients PD est transféré dans des souris avec des niveaux d'α-syn modifiés, les souris présentent de plus grandes difficultés motrices. Cependant, lorsque un microbiome sain est utilisé pour le même processus, les souris ne montrent pas des symptômes aussi sévères. Ça suggère que le microbiome pourrait jouer un rôle dans le développement de la PD et pourrait être une cible pour de nouveaux traitements.

Explorer l'Impact du Microbiome Intestinal sur les Symptômes Moteurs

Une étude récente s'est concentrée sur l'idée que le microbiome intestinal peut affecter les symptômes moteurs chez des souris qui surexpriment α-syn. Les résultats ont montré que les changements dans le microbiome intestinal peuvent impacter la production d'énergie et les niveaux de stress dans le cerveau, menant à des problèmes moteurs chez les souris.

Fait intéressant, en analysant les cerveaux de souris sans bactéries intestinales, les chercheurs ont trouvé qu'elles ne montraient pas les symptômes moteurs habituels liés à α-syn. Ces résultats soulignent le rôle important du microbiome dans la génération d'énergie dans le cerveau, un processus crucial pour un bon fonctionnement.

Lorsque les chercheurs ont examiné la production d'énergie dans les cerveaux de ces souris, ils ont trouvé que celles avec un microbiome normal avaient une meilleure fonction mitochondriale comparé à celles sans bactéries. Ça suggère que le microbiome pourrait aider à réguler la performance des mitochondries dans leurs tâches de production d'énergie, impactant les capacités motrices globales.

La Connexion Entre Mitochondries et Microbiome Intestinal

Les mitochondries sont essentielles pour générer de l'énergie dans nos cellules, et leur santé est cruciale pour le fonctionnement normal du cerveau. Un microbiome malsain peut interférer avec la fonction mitochondriale, menant à une augmentation du stress oxydatif et des déficits énergétiques dans le cerveau.

Les chercheurs ont découvert que certains gènes liés à la production d'énergie étaient modifiés dans les cerveaux de souris avec un microbiome conventionnel comparativement à celles sans. Ces changements ont affecté le fonctionnement normal des mitochondries, conduisant à une production d'énergie altérée.

En examinant comment ces changements impactaient le comportement des souris, les chercheurs ont trouvé que celles avec un microbiome normal avaient des capacités motrices compromises comparées aux souris sans germes. Ça implique qu'un environnement intestinal sain est fondamental pour maintenir une fonction mitochondriale optimale et un mouvement correct.

Investiguer l'Effet du Stress Oxydatif

Le stress oxydatif est une condition où des molécules nuisibles appelées espèces réactives de l'oxygène (ROS) s'accumulent et endommagent les cellules. Ce stress a été lié à plusieurs maladies, y compris la PD. Un équilibre sain de ROS est nécessaire pour la fonction cellulaire, mais trop peut mener à des problèmes sérieux.

Chez les souris avec un microbiome compromis, les scientifiques ont remarqué qu'elles avaient des niveaux de stress oxydatif élevés dans le cerveau, affectant leurs capacités motrices. Pour investiguer davantage, ils ont traité ces souris avec des antioxydants, ce qui a aidé à réduire le stress oxydatif et à améliorer la fonction motrice.

Cette découverte suggère que gérer les niveaux de stress oxydatif dans la PD pourrait être une voie prometteuse pour le traitement. Si les changements du microbiome peuvent augmenter le stress oxydatif, alors cibler le microbiome pourrait aider à réduire ce stress nuisible et à améliorer les symptômes chez les personnes avec la PD.

Comportement Mitochondrial chez les Souris avec PD

Les résultats de plusieurs études ont montré que le comportement des mitochondries dans des modèles de PD est assez intéressant. En particulier, la performance des mitochondries change selon que les souris ont un microbiome actif ou sont exemptes de germes.

Chez les souris avec un microbiome normal, une augmentation de la production d'énergie a été observée dans les mitochondries, suggérant qu'elles compensaient le stress induit par l'accumulation d'α-syn. Cependant, les souris sans germes n'ont pas montré la même suractivité énergétique, indiquant que le microbiome est essentiel pour réguler la performance mitochondriale.

La conclusion tirée de ces études est qu'un intestin sain peut avoir un impact significatif sur la fonction mitochondriale, la production d'énergie et les compétences motrices. Quand l'environnement intestinal est déséquilibré, ça peut entraver ces processus, contribuant finalement à la progression de la PD.

Liens Possibles avec le Traitement

Avec toutes les connexions entre la PD, la santé intestinale et la fonction mitochondriale, les chercheurs envisagent de nouvelles façons d'aborder le traitement. Au lieu de se concentrer uniquement sur le cerveau, il peut être bénéfique d'explorer comment la santé intestinale et la composition du microbiome peuvent être modifiées pour soutenir les mitochondries et la santé cérébrale globale.

Les traitements émergents pourraient impliquer des probiotiques, des changements alimentaires, ou des médicaments spécifiques ciblant l'intestin. Ces stratégies pourraient aider à restaurer un microbiome sain, réduire le stress oxydatif, et améliorer la fonction mitochondriale.

Conclusion

La maladie de Parkinson est un trouble complexe avec beaucoup de facettes. Les preuves émergentes suggèrent que le microbiome intestinal joue un rôle crucial dans le développement et la progression de la maladie. De plus, la santé des mitochondries, responsables de la production d'énergie dans nos cellules, est intimement liée à la santé intestinale.

Alors que la recherche continue, comprendre l'interaction entre le microbiome intestinal, la fonction mitochondriale, et la PD pourrait ouvrir de nouvelles voies pour le traitement, donnant de l'espoir à ceux touchés par cette condition difficile. Bien que les causes exactes de la PD restent un mystère, se concentrer sur la santé intestinale pourrait mener à une meilleure gestion et à des percées potentielles dans le traitement de cette maladie neurodégénérative.

N'oublie pas, personne ne veut vivre les symptômes de la maladie de Parkinson, mais la bonne nouvelle, c'est que les scientifiques travaillent dur pour découvrir des moyens de la combattre, un bactérie intestinale à la fois !

Source originale

Titre: The gut microbiome promotes mitochondrial respiration in the brain of a Parkinson's disease mouse model

Résumé: The pathophysiology of Parkinsons disease (PD) involves gene-environment interactions that impair various cellular processes such as autophagy, lysosomal function, or mitochondrial dysfunction. Specifically, mitochondria-associated gene mutations increase PD risk, mitochondrial respiration is altered in the PD brain, and mitochondrial-damaging toxins cause PD-like motor and gastrointestinal symptoms in animal models. The gut microbiome is altered in PD patients and represents an environmental risk, however a relationship between mitochondrial function and the microbiome in PD has not been previously established. Herein, we report that striatal mitochondria are functionally overactive in -synuclein-overexpressing (ASO) mice, a model of PD, and that microbiome depletion restores respiration and mitochondria-associated gene expression patterns to wild-type levels. ASO mice harboring a complex microbiome produce increased reactive oxygen species in the striatum whereas germ-free counterparts express elevated levels of antioxidant proteins that may buffer against oxidative damage. Indeed, antioxidant treatment improves motor performance in ASO mice and, remarkably, blocking oxidant scavenging in germ-free mice induces -synuclein-dependent motor deficits. Thus, the gut microbiome increases mitochondrial respiration and oxidative stress in the brain, which enhances motor symptoms in a mouse model of PD.

Auteurs: Livia H. Morais, Linsey Stiles, Milla Freeman, Anastasiya D. Oguienko, Jonathan D. Hoang, Jeff Jones, Baiyi Quan, Jack Devine, Justin S. Bois, Tsui-Fen Chou, Joanne Trinh, Martin Picard, Viviana Gradinaru, Sarkis K. Mazmanian

Dernière mise à jour: 2024-12-21 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629251

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629251.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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