Une découverte surprenante établit un lien entre le sommeil, l’isolation cérébrale et la neurodégénérescence

Des scientifiques affiliés à l’Initiative Knight pour la résilience cérébrale du Wu Tsai Neuro ont découvert un lien surprenant entre les cellules cérébrales impliquées dans la production de l’isolation autour des fibres nerveuses, nos habitudes de sommeil et les maladies neurodégénératives telles que la sclérose en plaques (SEP).

Les cellules étudiées sont un type de cellules gliales appelées cellules précurseurs des oligodendrocytes (OPC). Comme leur nom l’indique, ces cellules peuvent se transformer en oligodendrocytes, responsables de la fabrication de la myéline, l’isolant qui enveloppe les fibres nerveuses dans tout le cerveau et accélère la signalisation neuronale. Mais avant que les OPC ne se transforment en oligodendrocytes, ils ont toute une série d’autres fonctions, notamment jouer un rôle dans les réponses immunitaires et même former des synapses avec les neurones.

“Pour moi, les OPC sont la cellule la plus intéressante du système nerveux central, en partie parce qu’à bien des égards, elles peuvent agir comme toutes les autres cellules du système nerveux central”, a déclaré Erin Gibson, professeur adjoint de psychiatrie et de sciences du comportement. auteur principal du nouveau travail. L’article a été publié le 31 août dans Neurone avec la postdoctorante Daniela Rojo, chercheuse en résilience cérébrale soutenue par la Knight Initiative, comme premier auteur.

Gibson, Rojo et leurs collègues ont révélé qu’un autre rôle inattendu des OPC pourrait impliquer le sommeil et avoir des implications importantes sur la santé cérébrale, en particulier chez les travailleurs de nuit.

Le gène circadien régule l’isolation du cerveau

En tant que biologiste circadien, Gibson connaît les effets que notre système circadien exerce sur chaque processus corporel. Ce système régule l’activité pour qu’elle oscille sur un rythme de 24 heures, de sorte que la nuit, les organes comme l’estomac diminuent leur digestion et la température globale de notre corps baisse. Gibson s’est demandé si les cellules gliales comme les OPC pouvaient également avoir leurs propres rythmes circadiens sur 24 heures. La nouvelle recherche a montré que c’est effectivement le cas, avec 10 % des gènes des OPC oscillant sur une journée de 24 heures, première preuve que les OPC sont fortement contrôlés par le système circadien.

L’équipe de Gibson et Rojo a également révélé que lorsque la régulation circadienne des OPC tombe en panne, toute une série d’effets nocifs s’ensuivent, affectant à la fois les habitudes de sommeil et la santé de la myéline isolante entourant les neurones. Dans les OPC qui manquaient un aspect crucial du système de régulation circadien – un gène appelé Bmal1 – les chercheurs ont observé des effets anormaux. Ces OPC ne se divisaient pas et ne produisaient pas d’autres OPC aussi fréquemment, et ne migrent pas non plus vers les zones du cerveau où elles étaient nécessaires.

Ils avaient même l’air étrange. “L’une des choses les plus choquantes était à quel point ces OPC étaient différents après la suppression de Bmal1”, a déclaré Gibson. “Les OPC sont normalement ces belles cellules à la morphologie arborescente complexe. Mais ces cellules étaient complètement tronquées.”

Ces modifications des OPC ont entraîné une diminution de l’isolation de la myéline et une altération de la réparation de la myéline après une blessure. Les anomalies étaient les plus graves chez les souris chez qui Bmal1 avait été retiré en tant qu’embryons plutôt qu’à l’adolescence ou à l’âge adulte, ce qui suggère un rôle important de ce gène circadien au cours du développement cérébral.

La myélinisation altérée a également eu un impact sur la cognition et les mouvements des animaux : les souris dépourvues de Bmal1 ont montré des déficits dans une tâche d’attention et un balancement plus lent de leurs pattes lorsqu’elles se promenaient.

Lier les perturbations du sommeil au déclin cognitif

Parmi tous les effets étudiés, l’équipe s’est particulièrement intéressée à l’impact des OPC dérégulés sur le sommeil. Plus précisément, les souris avaient plus de mal à rester dans une phase de sommeil profond ou non paradoxal, ce qui conduisait à des siestes plus fréquentes pendant leur phase active alors qu’elles auraient dû être éveillées.

“Ce qui est intéressant, c’est que l’augmentation des siestes en phase active est désormais considérée comme l’un des premiers signes de la maladie d’Alzheimer”, a déclaré Gibson.

Les chercheurs étaient curieux de savoir si ce type de déficit de sommeil, appelé fragmentation du sommeil, pouvait également se retrouver dans d’autres maladies neurodégénératives. Ils ont recherché des variantes génétiques associées à la fragmentation du sommeil dans deux grands ensembles de données génétiques humaines et ont découvert que le phénomène était lié à un risque plus élevé de développer la SEP.

Il est possible, ont réalisé les chercheurs, que le risque accru de SEP, une maladie démyélinisante, soit lié à la découverte selon laquelle les souris atteintes d’OPC dépourvues du gène Bmal1 avaient plus de difficulté à récupérer la myéline après une blessure démyélinisante.

“Cela m’a beaucoup surpris. Je ne m’attendais pas à un tel résultat”, a déclaré Rojo. Elle ajoute que cette découverte « peut nous donner une idée de la raison pour laquelle certaines perturbations des changements circadiens du sommeil, par exemple chez les travailleurs de nuit, peuvent augmenter leur risque de souffrir de troubles démyélinisants comme la sclérose en plaques ».

Traitements basés sur l’horloge

Pour l’instant, il reste à voir si la myélinisation anormale et la fragmentation du sommeil observées chez la souris étaient directement causées par le manque de Bmal1 dans les cellules, ou par sa perturbation de la myéline, ou même si un autre gène que Bmal1 pourrait avoir des effets similaires. L’équipe de Gibson et Rojo travaille actuellement sur des expériences pour révéler comment Bmal1 régule les OPC à un niveau plus granulaire.

Mais si la dérégulation des OPC par la perte de Bmal1 provoque des effets similaires chez l’homme et contribue à des maladies comme la SEP, Gibson a déclaré qu’elle pourrait être utilisée comme nouvelle cible thérapeutique.

“Nous n’avons pas vraiment fait un excellent travail en développant des médicaments ciblant une amélioration de l’oligodendrogenèse et de la remyélinisation”, a-t-elle déclaré. “Cela nous indique qu’il s’agit d’une nouvelle voie moléculaire qui joue un rôle dans la façon dont ces OPC prolifèrent, se différencient et migrent dans les lésions. Et donc si nous pouvons la cibler, nous pourrons peut-être rendre ce processus plus efficace.”

De plus, Gibson ajoute que leurs nouveaux résultats pourraient même signifier qu’une approche dite « chronothérapeutique » pourrait être utile pour des maladies comme la SEP qui affectent la myéline, de sorte que les médicaments actuellement sur le marché pour cibler les oligodendrocytes pourraient être plus efficaces s’ils sont administrés à un moment donné. certaines heures de la journée.

À l’avenir, Gibson prévoit d’étudier plus en détail les changements du sommeil pour révéler exactement leurs causes et si d’autres types de dérégulation de la myéline provoquent également des problèmes de sommeil.

“En tant que domaine, nous n’avons jamais étudié cette relation”, a déclaré Gibson. Avec des recherches plus approfondies visant à déterminer comment les oligodendrocytes et la myéline affectent le sommeil dans des conditions normales de développement et de maladie, Gibson ajoute que “nous pourrions être en mesure de comprendre cette intersection de la myéline et de la biologie du sommeil”.