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Une nouvelle recherche en neurosciences révèle l’impact remarquable de l’exercice sur les cellules cérébrales

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Nouvelle recherche publiée dans la revue Cellule vieillissante met en lumière le potentiel de l’exercice pour prévenir ou ralentir le déclin cognitif associé au vieillissement. Cette étude a révélé que l’exercice peut modifier considérablement l’expression génétique des microglies âgées, un type de cellule cérébrale, les ramenant à un état plus jeune.

À mesure que les gens vieillissent, leur santé physique et leurs capacités cognitives diminuent souvent. Ce déclin peut conduire à des pathologies telles que la démence, pour lesquelles il existe actuellement peu de traitements efficaces.

Des études observationnelles antérieures ont suggéré que l’exercice pouvait aider à atténuer certains déficits cérébraux liés à l’âge, mais les mécanismes exacts à l’origine de ces avantages n’étaient pas bien compris. Les chercheurs visaient à explorer comment l’exercice affecte le cerveau au niveau cellulaire, en se concentrant particulièrement sur les microglies, afin de découvrir des cibles thérapeutiques potentielles pour le déclin cognitif.

« J’ai moi-même fait l’expérience et j’ai vu chez d’autres que l’exercice régulier a de nombreux effets bénéfiques, notamment sur la santé du cerveau, mais à ce jour, on ne sait pas comment l’exercice orchestre ces changements. Ce serait étonnant de découvrir les composants clés de l’exercice qui induisent des effets bénéfiques sur le cerveau et ses fonctions », a déclaré l’auteur de l’étude. Jana Vukovićprofesseur agrégé à l’Université du Queensland.

Les chercheurs ont mené leur étude sur des souris, un modèle courant pour comprendre la biologie humaine en raison de leurs similitudes génétiques et physiologiques. Ils ont utilisé des souris femelles de deux tranches d’âge : jeunes (3 mois) et âgées (18 mois). Les souris ont été divisées en deux groupes : celles ayant accès à une roue (groupe d’exercice) et celles n’en ayant pas (groupe sédentaire). Le programme d’exercices consistait en 21 jours de course volontaire sur roues suivis d’une période de repos de 14 jours.

Pour étudier les effets de l’exercice sur le cerveau, les chercheurs ont utilisé une technique appelée séquençage de l’ARN unicellulaire. Cette méthode permet d’analyser l’expression des gènes dans des cellules individuelles, fournissant ainsi une vue détaillée de l’activité cellulaire. Les chercheurs ont spécifiquement étudié l’hippocampe, une région cérébrale essentielle à l’apprentissage et à la mémoire, pour évaluer les changements dans divers types de cellules, notamment les microglies.

Les microglies jouent un rôle essentiel dans le maintien de la santé du cerveau en réagissant aux blessures et aux infections. Cependant, à mesure que le cerveau vieillit, les microglies ont tendance à adopter un état pro-inflammatoire, ce qui peut contribuer au déclin cognitif. Dans cette étude, des souris sédentaires âgées ont présenté un profil d’expression génique dans leurs microglies révélateur de cet état de vieillissement nocif. Ces microglies ont montré une expression accrue de gènes inflammatoires, ce qui est cohérent avec une réponse immunitaire accrue pouvant endommager les neurones et d’autres cellules cérébrales.

Remarquablement, lorsque des souris âgées pratiquaient un exercice volontaire régulier, leurs microglies présentaient un profil d’expression génique similaire à celui des jeunes souris. Cela indique que l’exercice peut inverser efficacement le processus de vieillissement des microglies, en rétablissant leur expression génétique dans un état anti-inflammatoire plus jeune.

Une autre découverte importante de l’étude était l’effet de l’exercice sur les cellules T du cerveau. Les lymphocytes T sont un type de cellule immunitaire qui, lorsqu’elle est présente en grand nombre dans le cerveau, peut contribuer à l’inflammation et au déclin cognitif. Les chercheurs ont découvert que le vieillissement entraîne naturellement une accumulation de cellules T dans le cerveau.

Cependant, l’exercice a réduit de manière significative le nombre de cellules T chez les souris âgées. Cette réduction a été observée non seulement dans le cerveau mais également dans les organes périphériques tels que le foie, ce qui suggère que l’exercice a un effet anti-inflammatoire systémique qui s’étend au-delà du cerveau.

« Parmi tous les différents types de cellules du cerveau, il était surprenant que ce soient les cellules immunitaires qui réagissent le plus à l’exercice », a déclaré Vukovic à PsyPost. « Il était également surprenant de constater l’effet dramatique de l’exercice sur la population de lymphocytes T dans le cerveau. Les lymphocytes T ne sont normalement pas présents dans le cerveau adulte, mais avec le vieillissement, leur nombre semble augmenter. L’exercice a entraîné une baisse du nombre de lymphocytes T. »

Même si les effets les plus dramatiques de l’exercice ont été observés dans les microglies, l’étude a également noté des changements dans d’autres types de cellules cérébrales. Les astrocytes, les cellules endothéliales et les oligodendrocytes ont également présenté des profils d’expression génique modifiés en réponse à l’exercice, bien que ces changements aient été moins prononcés que ceux observés dans les microglies.

Les astrocytes, qui soutiennent la fonction et la santé neuronales, et les oligodendrocytes, qui produisent la gaine de myéline qui isole les fibres nerveuses, ont tous deux montré des signes d’amélioration de la fonction et de réduction de l’inflammation chez les souris âgées qui faisaient de l’exercice. Cela suggère que l’exercice a un effet bénéfique étendu sur divers types de cellules du cerveau, contribuant ainsi à la santé globale du cerveau.

Les bénéfices cognitifs de l’exercice ont été démontrés par un test comportemental connu sous le nom de tâche d’évitement actif de lieux, qui mesure l’apprentissage spatial et la mémoire. Les souris âgées ayant accès à une roue ont obtenu de bien meilleurs résultats dans cette tâche que leurs homologues sédentaires, ce qui indique que l’exercice peut améliorer la fonction cognitive même dans un cerveau vieillissant. Cette amélioration des performances cognitives était probablement liée aux changements cellulaires et moléculaires observés, notamment au rajeunissement des microglies et à la réduction de l’inflammation cérébrale.

« Notre étude fournit des preuves supplémentaires et démontre que l’exercice modifie le cerveau au niveau cellulaire », a déclaré Vukovic. « L’exercice modifie le paysage immunitaire du cerveau vieillissant vers un état plus jeune et ces changements sont associés à une amélioration de l’apprentissage et de la mémoire. »

L’étude offre des preuves prometteuses selon lesquelles l’exercice peut contrecarrer les changements cérébraux liés à l’âge, notamment en rajeunissant les microglies. Les résultats contribuent à notre compréhension de la manière dont l’activité physique peut bénéficier à la santé cognitive et ouvrent de nouvelles voies pour développer des interventions visant à prévenir ou à ralentir le déclin cognitif au cours du vieillissement.

« L’un des objectifs est d’encourager les personnes âgées à faire de l’exercice, car nous avons démontré qu’il est possible d’inverser certains des aspects négatifs du vieillissement sur le cerveau et ainsi d’améliorer les performances cognitives », a déclaré Vukovic. « L’autre objectif à long terme est de trouver des moyens et des traitements pour aider à faire ressortir l’aspect bénéfique de l’exercice sur le cerveau chez les individus incapables de faire de l’exercice ou alités. »

L’étude, « L’exercice rajeunit les microglies et inverse l’accumulation de lymphocytes T dans le cerveau d’une souris âgée», a été rédigé par Solal Chauquet, Emily F. Willis, Laura Grice, Samuel BR Harley, Joseph E. Powell, Naomi R. Wray, Quan Nguyen, Marc J. Ruitenberg, Sonia Shah et Jana Vukovic.


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