Système immun peut cibler quelques synapses du cerveau, découvrent les scientifiques

ScienceDaily ( 14 Dec., 2007)

Le cerveau d’un petit bébé a beaucoup de travail à faire, en cultivant plus de neurones et de connections. Plus tard, le cerveau d’un enfant croissant commence à tailler ces connections jusqu’à ce qu’ils se développent dans un cerveau caréné d’un adulte.

Maintenant, des scientifiques au ‘Stanford University School of Medicine’ ont découvert le sculpteur derrière ce processus d’entailler : le système immun.

La valeur de cette découverte vient au-delà de la compréhension de comment les connections sont sarclées dans un cerveau qui se développe normalement. Le résultat pourrait aussi aider à expliquer quelques désordres neurodégénératifs – comme la glaucome, la maladie d’Alzheimer et la sclérose multiple – qui résulte de la perte de trop de connections neuronales qui sont connues comme synapses.

L’avance, qui a des implications pour les médicaments qui pourraient arrêter ou inverser tels conditions, sera publiée dans l’édition du 14 décembre du journal Cell.

Ca était largement connu que l’élimination synapse se présente pendant le développement normal du cerveau d’un enfant, mais jusqu’à présent, personne ne savait comment certaines synapses étaient marqués pour liquidation. "Nous avons identifié le mécanisme longtemps-mystérieux par lequel des synapses excès étaient liquidés dans le cerveau développant, " disait l’auteur sénior de l’étude, Ben Barres, MD, PhD, professeur de neurobiologie.

L’équipe de Barres a trouvé que le processus sculptant le cerveau était contrôlé par un component du système immun connu comme le cascade complément classique.

Le cascade complément est une partie de l’attaque multipronged que le système immun lance dans le corps quand il détecte un foreign invader. Consistant de plus de 20 petites protéines qui circulent normalement dans le sang dans leurs formes inactives, le système complément est incité à l’action par un parasite envahissant. La protéine activée d’abord active une deuxième, qui à sa place active une troisième, continuant dans la ligne dans un effet domino, finalement indulgent une réponse attaque-membrane qui tue les cellules.

L’équipe de Barres a produit la première preuve que le système complément joue aussi un rôle dans le cerveau, en montrant que les protéines complémentes lient à des synapses non-souhaités, en les ciblant pour élimination. Des études futures détermineront comment les synapses sont marqués pour la morte.

Quand les enfants atteignent l’âge de 10, l’élimination synapse s’arrête normalement. Mais les scientifiques ont trouvé que ce processus d’élimination devient réactivé très tôt dans la glaucome, une maladie neurodégénérative qui est la cause la plus importance de la cécité. Ils ont trouvé que le premier signe connu dans la glaucome était le cascade complément qui devenait active aux synapses, suivi par une perte massive de synapses. Seulement plus tard, les neurones sont mortes, ce qui est le caractéristique des maladies neurodégénératives.

"Ceci est intéressant, comme les protéines compléments sont connues d’être drastiquement up-régulées dans presque chaque processus de maladie neurodégénérative qui a été examiné, " a dit Barres. Up-régulation est le processus par lequel une cellule augmente le nombre d’un molécule, comme une protéine, en réponse d’un changement dans son environnement. La maladie d’Alzheimer, qui évolue dans une perte massive de synapses, a une up-régulation centuple de protéines complémentes, dit-il.

Auteur principale Beth Stevens, PhD, une savante postdoctorale dans le laboratoire de Barres, dit que ces résultats dans la glaucome font penser l’équipe si le même processus d’élimination synapse est redémarré dans d’autres maladies neurodégénératives. "C’est une pensée excitée, comme ceci serait le signe le plus tôt de la maladie jusqu’à présent," dit-elle.

La laboratoire de barres a longtemps été intéressé dans le développement et la fonction de cellules gliales, qui constituent environ 90 pourcent des cellules dans le cerveau humain. Ces cellules – plus spécifiquement oligodendrocytes et astrocytes – fournissent du support et de protection pour les neurones, mais le rôle principale des glia est un mystère, dit Barres. Son laboratoire a systématiquement identifié des protéines et des facteurs chimiques que les cellules gliales produisent pour moduler l’activité des neurones.

Les résultats derniers de cette participation de cascade complément dans le processus de parement synapse était un peut de découverte inattendue et heureuse, dit Stevens. L’équipe savait que le processus a coïncidé avec l’apparence d’astrocytes dans le cerveau développant, alors ils ont décidé d’exécuter un microarray – les outillages laboratoires qui peuvent exposer des milliers de gènes à la fois – pour voir quels gènes neuronales étaient les plus actives quand les neurones étaient exposées à des astrocytes.

Avec promptitude, ils ont trouvé que la première protéine dans le cascade complément, appelée C1q, était la plus up-régulée de tous les protéines.

"Le rôle du système complément était connu dans le reste du corps, mais ceci a ouvert la question sur ce qui se passe dans le cerveau, " a dit Stevens. "C’était surprenant que C1Q était la protéine la plus changée ; nous n’avons même pas pensé qu’elle était exprimée dans le cerveau. "

Stevens a continué à soigneusement caractériser le rôle du cascade complément. Elle a enfin montré que les astrocytes produisent des protéines complémentes qui "marquent" des synapses cerveaux pendant le développement. La protéine complémente c1Q, et une autre appelée C3, étaient nécessaires pour l’élimination synapse.

Basé sur leurs résultats que l’élimination synapse était réactivée dans la glaucome, Stevens et Barre ont un nombre de collaborations en route qui regardent le rôle de cascade complément dans d’autres désordres neurodégénératives, y inclus la maladie d’Alzheimer, autisme, la maladie de Lou Gehrig (connu comme la SLA), la sclérose multiple et Parkinson’s.

"Vu que la perte de synapse et la up-régulation C1q sont des caractéristiques proéminents de tous ces maladies, nos résultats impliquent que des médicaments qui bloquent la cascade complément peuvent fournir un nouveau traitement pour beaucoup de différentes maladies neurodégénératives, " a dit Barres.

D’autres scientifiques de Stanford, qui ont contribué à cette étude sont : Stephen Smith, PhD, professeur de physiologie moléculaire et cellulaire; savant postdoctoral Nicola Allen, PhD; étudiant médical Luis Vazquez, PhD; ancient savent postdoctoral Karen Christopherson, PhD; technicien life science Navid Nouri; scientifique de recherche senior Kristina Micheva, PhD, et savant postdoctoral Andrew Huberman, PhD.

Ce travail était supporté par des concessions de l’Institut National sur l’Abus de Médicaments, un Fellowship Larry H. Hillblom, un Fellowship Human Frontier, un Fellowship Helen Hay Whitney et l’Institut Médical Howard Hughes.

Adaptés du matériel fourni par Stanford University Medical Center.

"Some men have thousands of reasons why they cannot do what they want to; all they need is one reason why they can." Willis Whitney

Vertaling: Joke Mulleners