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Il y a plusieurs années, les neuroscientifiques du MIT ont montré qu’ils pouvaient réduire de façon spectaculaire les plaques amyloïdes observées chez des souris atteintes de la maladie d’Alzheimer, simplement en exposant les animaux à des scintillements lumineux à une fréquence donnée.

La stimulation lumineuse contre la maladie d’Alzheimer

Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que ce traitement avait des effets étendus au niveau cellulaire et qu’il aidait non seulement les neurones, mais également les cellules immunitaires appelées microglies. Globalement, ces effets réduisent l’inflammation, améliorent la fonction synaptique et protègent contre la mort cellulaire chez des souris génétiquement programmées pour développer la maladie d’Alzheimer.
«Il semble que la neurodégénérescence soit en grande partie évitée», a déclaré Li-Huei Tsai, directrice de l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire du MIT et auteur principal de l’étude. Les chercheurs ont également découvert que la lumière scintillante renforçait la fonction cognitive chez les souris, qui donnait de bien meilleurs résultats aux tests de mémoire spatiale que les souris non traitées. Ce traitement a également eu des effets bénéfiques sur la mémoire spatiale chez des souris âgées et en bonne santé.

Des ondes cérébrales bénéfiques

La première étude de Tsai sur les effets de la lumière vacillante a montré que la stimulation visuelle à une fréquence de 40 hertz (cycles par seconde) induit des ondes cérébrales appelées oscillations gamma dans le cortex visuel. On pense que ces ondes cérébrales contribuent aux fonctions cérébrales normales telles que l’attention et la mémoire, et des études antérieures ont suggéré qu’elles étaient altérées chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer.
Tsai et ses collègues ont découvert plus tard que la combinaison de la lumière vacillante avec des stimuli sonores – tons de 40 hertz – réduisait encore davantage les plaques et avait des effets qui s’étendant jusqu’à l’hippocampe et à des parties du cortex préfrontal. Les chercheurs ont également constaté que les oscillations gamma induites par la lumière et le son avaient des effets bénéfiques sur le plan cognitif.
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont voulu approfondir la manière dont ces effets bénéfiques se manifestent. Ils se sont concentrés sur deux souches différentes de souris génétiquement programmées pour développer les symptômes d’Alzheimer. L’un d’eux, appelé Tau P301S, possède une version mutée de la protéine Tau, qui forme des enchevêtrements neurofibrillaires semblables à ceux observés chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer.
L’autre, appelée CK-p25, peut induire une protéine appelée p25, responsable d’une neurodégénérescence sévère. Selon Tsai, ces deux modèles présentent une perte de neurones beaucoup plus importante que celle utilisée dans l’étude originale sur le scintillement de la lumière.
Les chercheurs ont constaté que la stimulation visuelle, donnée pendant une heure par jour pendant trois à six semaines, avait des effets incroyables sur la dégénérescence des neurones. Ils ont commencé les traitements peu de temps avant l’attente d’une dégénérescence, dans les deux types de modèles d’Alzheimer. Après trois semaines de traitement, les souris Tau P301S ne présentaient aucune dégénérescence neuronale, tandis que les souris Tau P301S non traitées avaient perdu 15 à 20% de leurs neurones.
La neurodégénérescence a également été stoppée chez les souris CK-p25, qui ont été traitées pendant six semaines. «Je travaille avec la protéine p25 depuis plus de 20 ans et je sais que c’est une protéine très neurotoxique. Nous avons constaté que les niveaux d’expression du transgène p25 sont exactement les mêmes chez les souris traitées et non traitées, mais il n’y a pas de neurodégénérescence chez les souris traitées », explique Tsai. «Je n’ai jamais rien vu de tel. C’est très choquant. »
Les chercheurs ont également constaté que les souris traitées obtenaient de meilleurs résultats dans un test de mémoire spatiale appelé le labyrinthe d’eau de Morris. Curieusement, ils ont également constaté que ce traitement améliorait les performances chez les souris âgées qui n’avaient pas de prédisposition à la maladie d’Alzheimer, mais pas chez les jeunes souris et en bonne santé.

Des changements génétiques

Pour tenter de comprendre ce qui se passait au niveau cellulaire, les chercheurs ont analysé les modifications de l’expression des gènes survenues chez les souris traitées et non traitées, dans les neurones et les cellules microgliales – des cellules immunitaires responsables de l’élimination des débris du cerveau.
Dans les neurones de souris non traitées, les chercheurs ont constaté une baisse de l’expression des gènes associés à la réparation de l’ADN, à la fonction synaptique et à un processus cellulaire appelé trafic vésiculaire, qui est essentiel au bon fonctionnement des synapses. Cependant, les souris traitées ont montré une expression de ces gènes beaucoup plus élevée que les souris non traitées. Les chercheurs ont également constaté un nombre plus élevé de synapses chez les souris traitées, ainsi qu’un plus grand degré de cohérence (une mesure de la synchronie des ondes cérébrales entre différentes parties du cerveau).
Dans leur analyse de la microglie, les chercheurs ont découvert que les cellules de souris non traitées l’expression de gènes favorisant l’inflammation était activée, mais que les souris traitées présentaient une diminution frappante de ces gènes, ainsi qu’un renforcement des gènes associés à la motilité. Cela suggère que chez les souris traitées, la microglie pourrait mieux combattre l’inflammation et éliminer les molécules qui pourraient conduire à la formation de plaques amyloïdes et des enchevêtrements neurofibrillaires. Ils ont également trouvé des niveaux plus bas de la version de la protéine Tau qui tend à se former dans les enchevêtrements.
Une question-clé, sans réponse, sur laquelle les chercheurs se penchent actuellement, est de savoir comment les oscillations gamma déclenchent toutes ces mesures de protection, explique Tsai.
« Beaucoup de gens m’ont demandé si la microglie était le type de cellule le plus important dans cet effet bénéfique, mais pour être honnête, nous ne le savons pas vraiment », dit-elle. «Après tout, les oscillations sont initiées par les neurones et j’aime toujours penser qu’ils sont les maîtres régulateurs. Je pense que l’oscillation elle-même doit déclencher des événements intracellulaires, à l’intérieur des neurones, et d’une manière ou d’une autre, ils sont protégés. »

Des essais chez les humains

Les chercheurs prévoient également de tester ce traitement chez des souris présentant des symptômes plus avancés, afin de déterminer si la dégénérescence neuronale peut être inversée après son apparition. Ils ont également entamé des essais cliniques de phase 1 sur la stimulation lumineuse et sonore chez des patients humains.
Source : MIT
Crédit photo sur Unsplash : Bhushan Sadani