Infection Inflammation cérébrale Déclenche une faiblesse musculaire

Résumé: Une nouvelle étude révèle comment l’inflammation cérébrale due à des infections et à des maladies neurodégénératives provoque une faiblesse musculaire en libérant la protéine IL-6. Les chercheurs ont découvert que l’IL-6 se déplace du cerveau vers les muscles, réduisant ainsi leur production d’énergie et leur fonction.

Cette découverte pourrait conduire à des traitements contre la dégénérescence musculaire dans des maladies comme la maladie d’Alzheimer et le Covid long. Le blocage de la voie IL-6 pourrait prévenir la faiblesse musculaire associée à l’inflammation cérébrale.

Faits marquants:

1. Protéine IL-6 : Libéré par le cerveau lors d’une inflammation, provoquant une faiblesse musculaire.
2. Réduction de la consommation d’énergie : L’IL-6 réduit la production d’énergie dans les mitochondries musculaires.
3. Potentiel de traitement : Le blocage de la voie IL-6 pourrait prévenir la faiblesse musculaire dans diverses maladies.

Source: WUSTL

Les infections et les maladies neurodégénératives provoquent des inflammations dans le cerveau. Mais pour des raisons inconnues, les patients atteints d’inflammation cérébrale développent souvent des problèmes musculaires qui semblent indépendants du système nerveux central.

Des chercheurs de la faculté de médecine de l’université de Washington à Saint-Louis ont révélé comment l’inflammation cérébrale libère une protéine spécifique qui voyage du cerveau vers les muscles et provoque une perte de la fonction musculaire.

L’étude, réalisée sur des mouches à fruits et des souris, a également identifié des moyens de bloquer ce processus, ce qui pourrait avoir des implications pour le traitement ou la prévention de la fonte musculaire parfois associée aux maladies inflammatoires, notamment les infections bactériennes, la maladie d’Alzheimer et le COVID long.

L’étude est publiée le 12 juillet dans la revue Immunologie scientifique.

« Nous souhaitons comprendre la fatigue musculaire très profonde associée à certaines maladies courantes », a déclaré l’auteur principal Aaron Johnson, PhD, professeur associé de biologie du développement.

« Notre étude suggère que lorsque nous tombons malades, les protéines messagères du cerveau circulent dans la circulation sanguine et réduisent les niveaux d’énergie dans les muscles squelettiques. Il ne s’agit pas seulement d’un manque de motivation à bouger parce que nous ne nous sentons pas bien. Ces processus réduisent les niveaux d’énergie dans les muscles squelettiques, diminuant ainsi la capacité à bouger et à fonctionner normalement. »

Pour étudier les effets de l’inflammation cérébrale sur la fonction musculaire, les chercheurs ont modélisé trois types de maladies différentes : une Escherichia coli Infection bactérienne, infection virale SARS-CoV-2 et maladie d’Alzheimer. Lorsque le cerveau est exposé à des protéines inflammatoires caractéristiques de ces maladies, des substances chimiques nocives appelées espèces réactives de l’oxygène s’accumulent.

Les espèces réactives de l’oxygène incitent les cellules cérébrales à produire une molécule liée au système immunitaire appelée interleukine-6 ​​(IL-6), qui circule dans tout le corps via la circulation sanguine. Les chercheurs ont découvert que l’IL-6 chez les souris, et la protéine correspondante chez les mouches à fruits, réduisaient la production d’énergie dans les mitochondries des muscles, les usines énergétiques des cellules.

« Les mouches et les souris qui avaient des protéines associées au COVID dans le cerveau ont montré une fonction motrice réduite : les mouches ne grimpaient pas aussi bien qu’elles auraient dû, et les souris ne couraient pas aussi bien ou autant que les souris témoins », a déclaré Johnson.

« Nous avons observé des effets similaires sur la fonction musculaire lorsque le cerveau a été exposé à des protéines associées aux bactéries et à la protéine bêta-amyloïde de la maladie d’Alzheimer. Nous avons également constaté que cet effet peut devenir chronique. Même si une infection disparaît rapidement, la diminution des performances musculaires persiste plusieurs jours de plus dans nos expériences. »

Johnson, ainsi que des collaborateurs de l’Université de Floride et le premier auteur Shuo Yang, Ph. D. — qui a réalisé ce travail en tant que chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Johnson —, soutiennent que les mêmes processus sont probablement pertinents chez les humains. On sait que la méningite, une infection cérébrale bactérienne, augmente les niveaux d’IL-6 et peut être associée à des problèmes musculaires chez certains patients, par exemple.

Parmi les patients atteints de la COVID-19, des protéines inflammatoires du SARS-CoV-2 ont été détectées dans le cerveau lors de l’autopsie, et de nombreux patients atteints de COVID long signalent une fatigue extrême et une faiblesse musculaire même longtemps après la fin de l’infection initiale. Les patients atteints de la maladie d’Alzheimer présentent également des taux accrus d’IL-6 dans le sang ainsi qu’une faiblesse musculaire.

L’étude identifie des cibles potentielles pour prévenir ou traiter la faiblesse musculaire liée à l’inflammation cérébrale. Les chercheurs ont découvert que l’IL-6 active ce que l’on appelle la voie JAK-STAT dans les muscles, ce qui provoque la réduction de la production d’énergie des mitochondries.

Plusieurs traitements déjà approuvés par la Food and Drug Administration pour d’autres maladies peuvent bloquer cette voie. Les inhibiteurs de JAK ainsi que plusieurs anticorps monoclonaux contre l’IL-6 sont approuvés pour traiter divers types d’arthrite et gérer d’autres maladies inflammatoires.

« Nous ne savons pas exactement pourquoi le cerveau produit un signal protéique qui est si dommageable pour la fonction musculaire dans tant de catégories de maladies différentes », a déclaré Johnson.

« Si nous voulons spéculer sur les raisons possibles pour lesquelles ce processus a persisté tout au long de l’évolution humaine, malgré les dommages qu’il provoque, il pourrait s’agir d’un moyen pour le cerveau de réaffecter des ressources à lui-même alors qu’il combat la maladie. Nous devons effectuer davantage de recherches pour mieux comprendre ce processus et ses conséquences dans tout le corps.

« En attendant, nous espérons que notre étude encouragera davantage de recherches cliniques sur cette voie et déterminera si les traitements existants qui bloquent diverses parties de celle-ci peuvent aider les nombreux patients qui souffrent de ce type de fatigue musculaire débilitante », a-t-il déclaré.

Yang S, Tian M, Dai Y, Wang R, Yamada S, Feng S, Wang Y, Chhangani D, Ou T, Li W, Guo X, McAdow J, Rincon-Limas DE, Yin X, Tai W, Cheng G, Johnson A. L’infection et les maladies chroniques activent un axe de signalisation systémique cerveau-muscle qui régule la fonction musculaire. Science Immunology. 12 juillet 2024.

Financement: Français Ce travail est soutenu par les National Institutes of Health (NIH), numéros de subvention R01 AR070299 et R01AG059871 ; le National Key Research and Development Plan de Chine, numéros de subvention 2021YFC2302405, 2021YFC2300200, 2022YFC2303200, 2022YFC2303400 et 2022YFE0140700 ; la National Natural Science Foundation de Chine, numéros de subvention 32188101, 82271872, 32100755, 32172940 et 82341046 ; le Shenzhen San-Ming Project for Prevention and Research on Vector-borne Diseases, numéro de subvention SZSM202211023 ; le projet provincial de science et de technologie du Yunnan à la Southwest United Graduate School, numéro de subvention 202302AO370010 ; la New Cornerstone Science Foundation par le biais du New Cornerstone Investigator Program ; le prix Xplorer de la Fondation Tencent ; la Natural Science Foundation de la province du Heilongjiang, numéro de subvention JQ2021C005 ; le programme de fonds scientifiques pour les jeunes chercheurs distingués (à l’étranger) ; et le Shenzhen Bay Laboratory Startup Fund, numéro de subvention 2133011.

À propos de cette actualité sur la recherche en neuroinflammation et neurologie

Auteur: Église de Jessica
Source: WUSTL
Contact: Église Jessica – WUSTL
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès fermé.
«L’infection et les maladies chroniques activent un axe de signalisation systémique cerveau-muscle » par Aaron Johnson et al. Sciences Immunologie

Abstrait

L’infection et les maladies chroniques activent un axe de signalisation systémique cerveau-muscle

Les infections et les maladies neurodégénératives provoquent une neuroinflammation, mais les personnes concernées présentent souvent des symptômes non neurologiques, notamment des douleurs et une fatigue musculaires. Les voies moléculaires par lesquelles la neuroinflammation provoque des pathologies en dehors du système nerveux central (SNC) sont mal comprises.

Nous avons développé plusieurs modèles pour étudier l’impact des facteurs de stress du SNC sur la fonction motrice et avons constaté que Escherichia coli Les infections et l’expression de la protéine SARS-CoV-2 ont provoqué une accumulation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans le cerveau. Les ROS ont induit l’expression de la cytokine Unpaired 3 (Upd3) dans Drosophile et son homologue, l’IL-6, chez la souris.

L’Upd3/IL-6 dérivé du SNC a activé la voie JAK-STAT dans le muscle squelettique, ce qui a provoqué un dysfonctionnement mitochondrial musculaire et une altération de la fonction motrice. Nous avons observé des phénotypes similaires après l’expression de l’amyloïde-β toxique (Aβ42) dans le SNC.

L’infection et les maladies chroniques activent donc un axe de signalisation systémique cerveau-muscle dans lequel les cytokines dérivées du SNC contournent le connectome et régulent directement la physiologie musculaire, mettant en évidence l’IL-6 comme cible thérapeutique pour traiter le dysfonctionnement musculaire associé à la maladie.