La maladie d’Alzheimer perturbe la mémoire visuelle en dégradant les cellules des hémisphères croisés

Une nouvelle étude du MIT révèle que la maladie d’Alzheimer perturbe au moins une forme de mémoire visuelle en dégradant un circuit nouvellement identifié qui relie les centres de traitement de la vision de chaque hémisphère cérébral.

Les résultats de l’étude, publiés dans Neurone par une équipe de recherche basée à l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire, proviennent d’expériences chez la souris, mais fournissent une base physiologique et mécaniste pour les observations précédentes chez des patients humains : le degré de diminution de la synchronisation du rythme cérébral entre les régions homologues de chaque hémisphère est en corrélation avec le gravité clinique de la démence.

« Nous avons montré qu’il existe un circuit fonctionnel qui peut expliquer ce phénomène », a déclaré l’auteur principal Chinnakkaruppan Adaikkan, un ancien postdoctorant de l’Institut Picower qui est maintenant professeur adjoint au Centre de recherche sur le cerveau de l’Institut indien des sciences (IISc) à Bangalore. . « D’une certaine manière, nous avons découvert une biologie fondamentale qui n’était pas connue auparavant. »

Plus précisément, les travaux d’Adaikkan ont identifié des neurones reliant le cortex visuel primaire (V1) de chaque hémisphère et ont montré que lorsque les cellules sont perturbées, soit par des altérations génétiques modélisant la maladie d’Alzheimer, soit par des perturbations directes en laboratoire, la synchronie du rythme cérébral est réduite et le les souris deviennent beaucoup moins capables de remarquer lorsqu’un nouveau motif apparaît sur un mur de leur enclos. Cette reconnaissance de la nouveauté, qui nécessite une mémoire visuelle de ce qui s’y trouvait la veille, est une compétence couramment perturbée dans la maladie d’Alzheimer.

Cette étude démontre la propagation de la synchronisation du rythme gamma dans les hémisphères cérébraux grâce à la connectivité inter-hémisphérique. Il démontre également que la perturbation de ce circuit dans les modèles de souris AD est associée à des déficits comportementaux spécifiques. »

Li-Huei Tsai, auteur principal de l’étude, professeur Picower et directeur de l’Institut Picower et de l’Aging Brain Initiative au MIT

cellules hémisphériques croisées

Dans l’étude, Adaikkan, Tsai, Thomas McHugh et leurs co-auteurs ont découvert et tracé des neurones V1 qui étendaient leurs axones le long du corps calleux, qui relie les hémisphères du cerveau, aux cellules de V1 de l’autre côté du cerveau. Là, ils ont découvert que les neurones de l’hémisphère croisé (CH) forgeaient des connexions, ou synapses, avec des cellules cibles, leur fournissant une stimulation « excitatrice » pour piloter leur activité. Adaikkan a également découvert que les neurones CH étaient beaucoup plus susceptibles d’être activés par une nouvelle tâche de discrimination que les neurones V1 en général ou les neurones d’autres régions fortement impliquées dans la mémoire, comme l’hippocampe ou le cortex préfrontal.

Lire aussi  Le manque de force dans les cellules musculaires lisses entraîne des malformations des vaisseaux sanguins, selon une étude

Curieux de savoir comment cela pourrait différer dans la maladie d’Alzheimer, l’équipe a examiné l’activité cellulaire dans deux modèles murins différents de la maladie d’Alzheimer. Ils ont découvert que l’activité des cellules CH était considérablement réduite au milieu de la maladie. Comme on pouvait s’y attendre, les souris Alzheimer s’en sont bien moins bien tirées dans les tâches de discrimination de la nouveauté.

L’équipe a examiné de plus près les cellules CH et a découvert qu’elles collectaient des informations provenant de diverses autres cellules de leur V1 et d’autres régions de leur hémisphère qui traitent les informations visuelles. Lorsqu’ils ont comparé les connexions entrantes des neurones CH sains avec celles des cellules CH affectées par la maladie d’Alzheimer, ils ont constaté que les cellules atteintes de la maladie avaient beaucoup moins d’infrastructure pour héberger les connexions entrantes (mesurées en termes d’épines qui hébergent les synapses qui dépassent de la vigne ). dendrites qui s’étendent à l’extérieur du corps cellulaire).

Compte tenu des observations corrélant la réduction de la synchronisation des rythmes cérébraux et des performances de la mémoire dans la maladie d’Alzheimer, l’équipe s’est demandée si cela était également vrai chez les souris. Pour le savoir, ils ont conçu des électrodes personnalisées pour mesurer l’activité rythmique simultanément dans toutes les couches corticales de V1 dans chaque hémisphère. Ils ont constaté que la synchronie entre les hémisphères était nettement augmentée entre les V1 lorsque les souris se livraient à une nouvelle discrimination, mais que la synchronie aux rythmes de fréquence « gamma » élevée et aux rythmes de fréquence « thêta » basse était significativement moindre chez les souris atteintes de la maladie d’Alzheimer que chez les souris en bonne santé. .

Lire aussi  Argent pour les coloscopies : le Colorado tente de réduire les coûts des soins de santé grâce à des incitations

Les preuves d’Adaikkan à l’époque étaient solides, mais seulement suggestives, que les neurones CH fournissaient les moyens par lesquels les régions V1 de chaque côté du cerveau pouvaient être coordonnées pour permettre la discrimination de la nouveauté, et que cette capacité était minée par la dégradation des cellules CH par la maladie d’Alzheimer. ‘ connectivité. Pour déterminer plus directement si le circuit CH jouait un tel rôle causal et conséquent, l’équipe est intervenue directement pour les perturber, en testant l’effet de perturbations spécifiques.

Ils ont découvert que l’inhibition chimique des cellules CH perturbait la synchronisation du rythme entre les cellules V1, reflétant les mesures effectuées chez les souris modèles de la maladie d’Alzheimer. En outre, la perturbation de l’activité CH a miné la capacité de discrimination de la nouveauté. Pour tester davantage si c’était la nature interhémisphérique des cellules qui importait spécifiquement, ils ont conçu des cellules CH pour qu’elles soient contrôlables avec des éclairs de lumière (une technologie appelée « optogénétique »). Lorsqu’ils ont illuminé les connexions qu’ils ont forgées dans l’autre hémisphère pour les inhiber, ils ont découvert que cela compromettait à nouveau la capacité de discrimination visuelle.

Pris ensemble, les résultats de l’étude montrent que les cellules CH en V1 se connectent aux neurones de la zone homologue de l’hémisphère opposé pour synchroniser l’activité neuronale nécessaire pour reconnaître correctement la nouveauté, mais que la maladie d’Alzheimer altère leur capacité à le faire.

Adaikkan a déclaré qu’il était maintenant curieux de voir d’autres connexions interhémisphériques possibles et comment elles pourraient également être affectées dans la maladie d’Alzheimer. Il a dit qu’il voulait également étudier ce qui arrive à la synchronicité à d’autres fréquences rythmiques.

Lire aussi  Une mutation génétique nouvellement identifiée peut être une cause fondamentale du glaucome sévère de l'enfant

Outre Adaikkan et Tsai, les autres auteurs de l’étude sont Jun Wang, Karim Abdelall, Steven Middleton, Lorenzo Bozzelli et Ian Wickersham.

La Fondation JPB, les National Institutes of Health et la Fondation Robert A. et Renee E. Belfer ont financé l’étude.

Police de caractère:

Institut Picower du MIT

Référence du magazine :

Adaikkan, C., et al. (2022) Les altérations dans un circuit interhémisphérique sont associées à de nouveaux déficits de discrimination dans les modèles murins de neurodégénérescence. Neurone. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.07.023.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *