Comment les cellules du cerveau se recyclent elles-mêmes

Une étude publiée le 5 juin 2023 dans Neuron par une équipe de l’UNIL lève une partie du voile sur le mécanisme d’autophagie dans les neurones et les cellules gliales.

Les neurones, marqués en rouge et en vert, recyclent constamment les agrégats de protéines toxiques, colorés en bleu clair, par autophagie. © Vassiliki Nikoletopoulou Lab

L’autophagie est un processus essentiel de la vie cellulaire : il permet de faire le ménage parmi les déchets produits par la machinerie cellulaire, éliminant les composants inutiles, défectueux ou toxiques, et recyclant ceux qui peuvent l’être. Cette petite usine de retraitement interne met ensuite à disposition de la cellule une matière première qui va servir à renouveler ses constituants, comme les protéines ou les organites.

Mais quand ce mécanisme se grippe, quand l’autophagie dysfonctionne, les problèmes surviennent. Au sein des cellules du cerveau, dans les neurones et la glie, des mutations dans les gènes de l’autophagie sont liées à certains troubles neurodéveloppementaux graves, comme l’autisme ou l’épilepsie, ou prédisposent au développement de maladies neurodégénératives plus tard dans la vie, comme Alzheimer ou Parkinson.

Comment fonctionne l’autophagie ? Tout d’abord, les déchets sont enfermés dans une sorte de petit sac, appelé vésicule autophagique ou autophagosome, qui fusionne ensuite avec le lysosome, un autre sac rempli d’enzymes : c’est là que les divers résidus – protéines, sucres, lipides, matériel génétique – sont dégradés en leurs constituants premiers, des blocs de construction qui sont ensuite réutilisés par la cellule. Mais lorsque l’autophagie est altérée, les neurones et d’autres cellules cérébrales accumulent des protéines et des organites endommagés qui encombrent leur espace et leur fonction.

Si l’importance de l’autophagie pour la forme physique du cerveau est démontrée, on ignorait jusqu’à aujourd’hui quels types de molécules et d’organites étaient recyclés par ce mécanisme.

Les trouvailles d’une équipe lausannoise

C’est là qu’interviennent les travaux d’une équipe du Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de biologie et de médecine (FBM) de l’UNIL : « Nous avons mis au point une nouvelle méthode de purification des vésicules autophagiques du cerveau de souris et analysé le « cargo » qu'elles contiennent », explique Emmanouela Kallergi, première auteure d’une étude publiée aujourd’hui dans Neuron et réalisée en collaboration avec le groupe du professeur Joern Dengjel de l'Université de Fribourg. Les scientifiques ont découvert que dans les neurones et les cellules gliales du cerveau, l'autophagie recycle constamment des protéines qui s'agrègent au risque de provoquer des maladies, ainsi que des organites, comme les mitochondries, les centrales électriques de la machinerie cellulaire. De plus, l'autophagie retraite un grand nombre de protéines synaptiques, essentielles à la transmission de l'activité entre les neurones.

« Nous démontrons également que le type de « cargo » autophagique cérébral change dynamiquement à l'adolescence, à mesure que le cerveau mûrit, et à un âge avancé, s'adaptant aux besoins de chaque étape de la vie », ajoute Emmanouela Kallergi. « Ces informations sont très importantes pour développer des stratégies thérapeutiques ciblées pouvant favoriser le recyclage d'éléments cellulaires spécifiques, adaptés aux besoins des différentes maladies », commente la cheffe de groupe Vassiliki Nikoletopoulou, professeure assistante à la FBM et dernière auteure de l’article paru dans Neuron.

Publié du 5 juin 2023 au 31 juillet 2023
par DNF/ Communication FBM
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