Stress oxydatif et vieillissement : impact sur la santé du cerveau

En vieillissant, les gens constatent souvent une baisse de leurs capacités de réflexion, de mouvement et de fonctions sensorielles. Cette baisse peut rendre les tâches quotidiennes plus difficiles et diminuer la qualité de vie. Les raisons de cette dégradation des fonctions cérébrales avec l'âge ne sont pas encore complètement comprises. Du coup, il faut encore faire plus de recherches.

#C'est quoi les Espèces réactives de l'oxygène (ERO) ?

Pendant des processus courants dans le corps, comme respirer, des espèces réactives de l'oxygène (ERO) sont produites. Ces molécules peuvent être nuisibles si elles sont présentes en grande quantité. Pour contrôler ces molécules potentiellement nuisibles, nos cellules utilisent diverses défenses naturelles, y compris les Antioxydants, qui neutralisent les ERO. Des antioxydants bien connus incluent le glutathion et la vitamine E.

Cependant, en vieillissant, les niveaux d'ERO augmentent souvent, ce qui conduit à un état appelé Stress oxydatif. Ce stress oxydatif est lié à diverses maladies cérébrales comme Alzheimer, Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Des recherches montrent qu'au cours du vieillissement, le stress oxydatif peut perturber les fonctions cellulaires normales et les processus de signalisation dans le cerveau.

#Le rôle des Microtubules

Les microtubules sont de minuscules structures à l'intérieur des cellules qui aident à maintenir leur forme et à faciliter le transport de matériaux. Ils sont cruciaux pour le bon fonctionnement des cellules nerveuses. Dans les cellules nerveuses, les microtubules sont disposés en faisceaux serrés qui aident la cellule à maintenir sa structure et à transporter des matériaux essentiels comme les protéines et les organites.

Dans les cerveaux âgés, les microtubules peuvent devenir désorganisés, ce qui entraîne des problèmes de fonction nerveuse. Cette désorganisation a été observée dans les cellules nerveuses de diverses espèces, y compris les humains et les primates. Des études ont également montré des changements similaires dans les cerveaux des mouches à fruits, suggérant que ces changements font partie du vieillissement naturel.

#L'impact du stress oxydatif sur les microtubules

Des études ont montré que le stress oxydatif peut affecter les propriétés des microtubules. Dans des tests de laboratoire sur des cellules musculaires, des niveaux élevés d'ERO ont changé la structure des microtubules. Cela a servi de base pour explorer si le stress oxydatif pouvait également provoquer des changements similaires dans les cellules nerveuses.

En utilisant des mouches à fruits, les chercheurs ont étudié les effets du stress oxydatif sur les cellules nerveuses dans la région oculaire du cerveau. Ils ont découvert que l'introduction de composés augmentant le stress oxydatif conduisait à des gonflements anormaux dans les fibres nerveuses et perturbaient les structures des microtubules. À l'inverse, renforcer les défenses antioxydantes naturelles dans ces cellules nerveuses a aidé à réduire ces problèmes liés à l'âge.

#Preuves des cultures cellulaires

Pour approfondir les effets du stress oxydatif sur les microtubules, les scientifiques ont utilisé des cellules nerveuses cultivées à partir d'embryons de mouche à fruits. En traitant ces cellules avec des composés connus pour augmenter les niveaux d'ERO, ils ont pu observer que les microtubules devenaient désorganisés, montrant des motifs similaires à ceux observés dans les cellules nerveuses vieillissantes.

L'ajout d'un antioxydant appelé Trolox aux cellules cultivées a empêché les dommages causés par l'augmentation des ERO, renforçant l'idée que le stress oxydatif est un facteur significatif dans la désorganisation des microtubules.

#Antioxydants et leur rôle

Les antioxydants sont essentiels pour protéger les cellules des effets nocifs des ERO. Un antioxydant spécifique, le glutathion, joue un rôle crucial dans le maintien de la santé cellulaire. Les chercheurs ont constaté que réduire les niveaux de glutathion dans les cellules nerveuses entraînait plus de dommages et des signes de vieillissement accéléré, y compris la désorganisation des microtubules et des gonflements axonaux.

Dans des expériences, lorsque les gènes responsables de la production de glutathion étaient supprimés, les cellules nerveuses montraient davantage de signes de vieillissement. Cela montre que maintenir des niveaux appropriés d'antioxydants dans les cellules est vital pour prévenir les dommages pendant le processus de vieillissement.

#Améliorer les réponses antioxydantes

Pour mieux comprendre comment lutter contre les effets négatifs du vieillissement, les chercheurs ont exploré si renforcer le système antioxydant pouvait aider. Ils ont testé deux méthodes : surexprimer une enzyme appelée catalase, qui décompose le peroxyde d'hydrogène dans les cellules, et réduire les niveaux d'une protéine appelée Keap1, qui inhibe un autre chemin antioxydant.

La surexpression de la catalase n'a pas donné d'améliorations significatives ; cependant, réduire les niveaux de Keap1 a eu un effet plus positif sur la préservation de la structure des microtubules et la prévention des gonflements dans les cellules nerveuses vieillissantes.

#Le rôle d'EB1 dans la dynamique des microtubules

Parmi les protéines qui aident à contrôler le comportement des microtubules dans les cellules nerveuses, il y a un facteur connu sous le nom d'EB1. Cette protéine se lie aux extrémités des microtubules en croissance et joue un rôle critique dans leur stabilité et leur organisation. Les chercheurs ont découvert que le stress oxydatif réduisait la capacité d'EB1 à se fixer aux microtubules, entraînant désorganisation et dommages supplémentaires.

Pour tester si augmenter l'activité d'EB1 pouvait protéger contre le stress oxydatif, les chercheurs ont introduit un petit peptide qui stimule la fonction d'EB1. Cette intervention a été efficace ; elle a non seulement amélioré l'organisation des microtubules dans les cellules cultivées, mais a également réduit les effets du stress oxydatif lorsqu'elle était appliquée à des mouches à fruits vivantes.

#Tests sur des organismes vivants

Sur la base des résultats dans les cultures cellulaires, les scientifiques ont mené des expériences sur des mouches à fruits vivantes pour observer de plus près les effets du stress oxydatif. Ils ont soumis les mouches à un stress oxydatif et examiné leurs cellules nerveuses. Comme dans les cellules cultivées, les mouches vivantes ont montré une désorganisation des microtubules et des gonflements axonaux, soulignant la pertinence continue de ces résultats dans un organisme entier.

Lorsque l'EB1 était surexprimé chez ces mouches, les changements induits par le stress oxydatif étaient atténués, montrant que l'augmentation des niveaux d'EB1 peut protéger les cellules nerveuses des effets néfastes des ERO.

#Conclusion : L'importance des antioxydants et d'EB1

La recherche souligne à quel point le stress oxydatif est un contributeur significatif au processus de vieillissement des cellules nerveuses, impactant négativement la structure des microtubules et la fonction cellulaire globale. Les résultats suggèrent que maintenir des niveaux robustes d'antioxydants et renforcer des facteurs liés aux microtubules comme EB1 peut jouer un rôle crucial dans la préservation de la santé des cellules nerveuses à mesure que les gens vieillissent.

Alors que les scientifiques continuent d'explorer ces mécanismes, le potentiel de développer de nouvelles thérapies pour protéger contre le déclin lié à l'âge des fonctions cérébrales devient de plus en plus prometteur. En se concentrant sur le stress oxydatif et son impact sur la dynamique des microtubules, les futures études pourraient aboutir à des stratégies efficaces pour maintenir la santé cognitive chez les personnes âgées.