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L'interaction entre le métabolisme et l'apoptose dans le cerveau

La prolongation de la durée de vie s'est accompagnée d'une plus grande fréquence des dégénérescences nerveuses. Des scientifiques européens sont partis des besoins en énergie du cerveau pour étudier l'association entre un dysfonctionnement du métabolisme et la mort des neurones.
L'interaction entre le métabolisme et l'apoptose dans le cerveau
En général, on ne considère pas que les maladies neurodégénératives résultent d'une perturbation du métabolisme. Cependant, de nouveaux indices laissent supposer que des déficiences en énergie pourraient être un facteur pathophysiologique important. Les neurones, comme la plupart des cellules, utilisent de préférence le glucose pour fonctionner. Ils sont particulièrement intolérants à un manque d'énergie. Un état métabolique perturbé, aigu ou chronique, comme après un accident cérébrovasculaire ou une hypoxie, entraîne un stress des neurones, leur mort et la dégénérescence.

Plusieurs enzymes métabolisant le glucose contribuent à réguler la survie des neurones, et notamment l'hexokinase II (HKII), l'enzyme de phosphorylation du glucose dans les mitochondries. La HKII fonctionne comme un interrupteur moléculaire, régulant la survie des neurones en fonction de l'état métabolique. Cependant, le mécanisme de régulation de ces interactions entre protéines a jusque-là résisté aux investigations.

Les chercheurs du projet AINIGMA (Analysing intravital neuronal protein interactions in metabolism and apoptosis), financé par l'UE, voulaient caractériser l'interaction entre les voies de mort cellulaire dans le cerveau et celles régulant le métabolisme. Ils ont notamment étudié ces relations lors d'un accident cérébrovasculaire, et l'impact du métabolisme sur la dégénérescence des neurones.

Les chercheurs ont généré des systèmes d'expression pour étudier l'interaction entre diverses protéines et leur impact métabolique dans des conditions différentes. Ils ont aussi associé des études sur l'interaction des protéines dans ces neurones humains dérivés de cellules souches pluripotentes induites, avec de nouveaux outils comme la microscopie de fluorescence sur toute la durée de vie et des études haut débit d'ARNi (ARN interférant) dans des cellules vivantes. Ces études visaient certains évènements moléculaires dans la régulation de la mort des neurones.

Les travaux du projet ont apporté des connaissances fondamentales sur le fonctionnement physiologique et pathophysiologique du cerveau, soulignant le rôle du métabolisme dans la survie des neurones.

Le projet AINIGMA a ouvert de nouvelles voies pour la prévention et la thérapie des maladies neurodégénératives, à partir d'interventions sur le métabolisme. Ces résultats peuvent s'appliquer au-delà des accidents cérébrovasculaires, à des maladies dégénératives comme celle d'Alzheimer.

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Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

Métabolisme, neurodégénérative, neurone, hexokinase, AINIGMA