L’activité cérébrale – longtemps impliquée dans des troubles allant de la démence à l’épilepsie – joue également un rôle dans le vieillissement et la durée de vie, selon des recherches menées par des scientifiques du Blavatnik Institute de la Harvard Medical School.
Activité Neuronale
L’étude, publiée le 16 octobre dans Nature, est basée sur les résultats obtenus chez des cerveaux humains, des souris et des vers et suggère que l’activité cérébrale excessive est liée à une durée de vie écourtée et que son inhibition permet de prolonger l’espérance de vie.
Les résultats offrent les premières preuves que l’activité du système nerveux affecte la longévité humaine. Bien que des études antérieures avaient suggéré que certaines parties du système nerveux influencent le vieillissement chez les animaux, son rôle dans le vieillissement, en particulier chez les humains, demeurait flou.
» Un des aspects intrigants de nos découvertes est que quelque chose d’aussi transitoire que l’état d’activité des circuits neuronaux pourrait avoir des conséquences d’une telle portée sur la physiologie et la durée de vie », a déclaré Bruce Yankner, auteur principal de l’étude, professeur de génétique à HMS et codirecteur du Paul F. Glenn Center for the Biology of Aging.
L’excitation neurale semble agir le long d’une cascade d’événements moléculaires connus pour influencer la longévité : la voie de signalisation de l’insuline et du facteur de croissance analogue à l’insuline (IGF).
La clé de cette cascade de signalisation semble être une protéine appelée REST, dont le laboratoire Yankner a déjà démontré qu’elle protège le cerveau vieillissant contre la démence et d’autres affections.
L’activité neuronale fait référence au scintillement constant des courants électriques et des transmissions dans le cerveau. Une activité ou une excitation excessive peut se manifester par de nombreuses façons, allant d’une contraction musculaire à un changement d’humeur ou de pensée, selon les auteurs.
L’étude ne permet pas encore de dire clairement si les pensées, la personnalité ou le comportement d’une personne ont une incidence sur sa longévité.
» Un des domaines de recherche passionnants de l’avenir sera la détermination des liens entre ces découvertes et ces fonctions cérébrales humaines d’ordre supérieur », a déclaré M. Yankner.
Selon les chercheurs, l’étude pourrait contribuer à la conception de nouvelles thérapies pour les maladies impliquant une hyperactivité neuronale, comme la maladie d’Alzheimer et le trouble bipolaire.
Les résultats évoquent la possibilité que certains médicaments, comme les médicaments qui ciblent la proteine REST, ou certains comportements, comme la méditation, puissent prolonger la durée de vie en modulant l’activité neuronale.
La variation de l’activité neuronale chez l’homme pourrait avoir des causes génétiques et environnementales, ce qui ouvrirait la voie à des interventions thérapeutiques dans le futur, selon M. Yankner.
Tous les chemins mènent à REST
Yankner et ses collègues ont commencé leur recherche en analysant les modèles d’expression des gènes – la mesure dans laquelle divers gènes sont activés et désactivés – dans les tissus cérébraux donnés par des centaines de personnes décédées à des âges allant de 60 à plus de 100 ans.
L’information avait été recueillie dans le cadre de trois études de recherche distinctes portant sur des personnes âgées. Les personnes analysées dans le cadre de la présente étude étaient intactes sur le plan cognitif, ce qui signifie qu’elles n’étaient pas atteintes de démence.
Une différence frappante est immédiatement apparue entre les participants plus âgés et les participants plus jeunes à l’étude, a déclaré Yankner : les personnes les plus âgées – celles de plus de 85 ans – avaient une expression plus faible des gènes liés à l’excitation neurale que celles qui sont mortes entre l’âge de 60 et 80 ans.
Vint ensuite la question à laquelle tous les scientifiques sont confrontés : corrélation ou causalité ? Cette disparité dans l’excitation neurale se produisait-elle en même temps que des facteurs plus importants déterminant la durée de vie, ou les niveaux d’excitation influaient-ils directement sur la longévité ? Si oui, comment ?
L’équipe a mené une série d’expériences, notamment des tests génétiques, cellulaires et de biologie moléculaire dans l’organisme modèle Caenorhabditis elegans, des analyses de souris génétiquement modifiées et d’autres analyses des tissus cérébraux de personnes ayant vécu pendant plus d’un siècle.
Ces expériences ont révélé que la modification de l’excitation nerveuse affecte en effet la durée de vie, et a éclairé ce qui pourrait se passer au niveau moléculaire.
Tous les signes pointaient vers la protéine REST.
Cette proteine, connue pour réguler les gènes, supprime également l’excitation neurale, selon les chercheurs. Le blocage de REST ou de son équivalent dans les modèles animaux a entraîné une activité neuronale plus élevée et des décès plus précoces, alors que le renforcement de REST a fait le contraire. Et les centenaires humains avaient beaucoup plus de REST dans le noyau de leurs cellules cérébrales que les personnes qui sont décédées dans leurs 70 ou 80 ans.
« C’était extrêmement excitant de voir comment toutes ces différentes sources de données convergeaient », a déclaré Monica Colaiácovo, co-auteure de l’étude et professeur de génétique à HMS, dont le laboratoire a collaboré au travail de C. elegans.
Les chercheurs ont découvert que, des vers aux mammifères, REST supprime l’expression des gènes qui jouent un rôle central dans l’excitation neuronale, comme les canaux ioniques, les récepteurs de neurotransmetteurs et les composants structurels des synapses.
Une excitation plus faible active à son tour une famille de protéines connues sous le nom de facteurs de transcription de la tête de fourche. Il a été démontré que ces protéines assurent la médiation d’une « voie de longévité » par la signalisation de l’insuline et de l’IGF chez de nombreux animaux. C’est la même voie qui, selon les scientifiques, peut être activée par restriction calorique.
En plus de son rôle émergent dans la prévention de la neurodégénérescence, la découverte du rôle du REST dans la longévité fournit une motivation supplémentaire pour développer des médicaments qui ciblent la dite protéine.
Bien qu’il faudra du temps et de nombreux tests pour déterminer si de tels traitements réduisent l’excitation neurale, favorisent le vieillissement en santé ou prolongent la durée de vie, le concept a captivé certains chercheurs.
« La possibilité de pouvoir activer le REST réduirait l’activité nerveuse excitatrice et ralentirait le vieillissement chez les humains est extrêmement excitante », a déclaré Colaiácovo.
Les auteurs soulignent que le travail n’aurait pas été possible sans d’importantes cohortes de recherche de personnes vieillissantes.
« Nous avons maintenant suffisamment de personnes inscrites dans ces études pour répartir la population vieillissante en sous-groupes génétiques « , a déclaré M. Yankner. « Cette information est inestimable et montre pourquoi il est si important de soutenir l’avenir de la génétique humaine. »
