Les mutations liées à la maladie d’Alzheimer peuvent perturber la connexion entre les nerfs et les muscles
- Des mutations associées à la maladie d’Alzheimer héréditaire perturbaient la connexion entre les neurones moteurs et des cellules musculaires saines dans un modèle de laboratoire.
- Le système expérimental ne comportait ni cerveau ni moelle épinière, ce qui laisse penser que les mutations pourraient agir directement sur les nerfs périphériques.
- Cette étude ne permet pas d’établir si les changements de démarche peuvent constituer un signe diagnostique précoce chez les patients.
Ce que l’expérience sur les nerfs et les muscles a révélé
La maladie d’Alzheimer est généralement associée à des troubles de la mémoire, à la confusion et au déclin des capacités cognitives. Cependant, chez certaines personnes, des changements de l’équilibre, de la coordination ou de la démarche peuvent apparaître des années avant que des problèmes de réflexion ne deviennent perceptibles. Des chercheurs de l’Université de Floride centrale ont cherché à savoir si une partie de ces troubles moteurs pouvait résulter non seulement de changements dans le cerveau, mais aussi d’une action directe de mutations associées à la maladie sur les nerfs qui commandent les muscles.
L’équipe a étudié une forme héréditaire de la maladie d’Alzheimer, une variante rare qui apparaît généralement plus tôt que la forme courante, entre 40 et 65 ans. Dans un modèle de laboratoire, des neurones moteurs porteurs de mutations associées à cette variante de la maladie perturbaient le fonctionnement des jonctions par lesquelles les cellules nerveuses contrôlent les muscles. Cela se produisait même en l’absence totale de cerveau et de moelle épinière dans le modèle, c’est-à-dire du système nerveux central.
Ce résultat change la manière de poser la question des causes possibles des premiers problèmes moteurs. Si les mutations perturbent directement la connexion neuromusculaire, les manifestations motrices ne peuvent pas s’expliquer uniquement par des lésions cérébrales. Les responsables de l’étude, James Hickman et Xufan « Nadine » Guo, estiment que les troubles moteurs pourraient apparaître avant les symptômes touchant le système nerveux central. Mais les travaux ont mis en évidence cet effet dans un modèle de laboratoire ; ils n’ont pas établi à quel moment ces changements apparaissent chez l’être humain.
Pourquoi le système nerveux périphérique est important
Les motoneurones transmettent aux muscles les signaux nécessaires à leur contraction et au mouvement. Les nerfs situés en dehors du cerveau et de la moelle épinière font partie du système nerveux périphérique ; ils contribuent à transmettre les signaux entre le système nerveux central et le reste du corps. Des chercheurs ont montré que des mutations associées à la maladie d’Alzheimer héréditaire peuvent perturber cette transmission à la jonction entre une cellule nerveuse et le tissu musculaire.
Pour vérifier cette hypothèse, les scientifiques ont créé un modèle de jonction neuromusculaire, le site où un motoneurone interagit avec une cellule musculaire. Ils y ont intégré des cellules musculaires saines et des motoneurones dérivés de cellules souches porteuses de mutations associées à la forme familiale de la maladie. Les chercheurs ont ensuite évalué l’efficacité avec laquelle les neurones altérés transmettaient des signaux au tissu musculaire sain. Le cerveau et la moelle épinière étaient volontairement absents de ce système.
C’est précisément l’absence de système nerveux central qui a permis de distinguer l’éventuelle influence directe des mutations sur la jonction neuromusculaire des conséquences d’une lésion cérébrale. À l’issue de l’expérience, les neurones modifiés assuraient moins bien les interactions normales avec les muscles. Hickman a souligné qu’il s’agissait de la première démonstration montrant que des troubles du système nerveux périphérique peuvent résulter directement de telles mutations. Cette conclusion concerne un modèle de laboratoire ; elle ne confirme pas que tous les symptômes moteurs de la maladie ont une seule et même cause.
Comment les chercheurs ont construit le modèle sur puce
Pour leurs travaux, ils ont utilisé la technologie « humain sur puce », conçue et fabriquée par Hesperos, une entreprise dont Hickman est l’un des cofondateurs. Ces systèmes miniatures réunissent différents types de cellules humaines dans des conditions contrôlées afin de reproduire certains processus biologiques. Contrairement aux expériences menées sur des cellules isolées, ils permettent d’étudier les interactions entre les tissus, et pas seulement la réaction d’un seul type de cellule.
Les chercheurs ont utilisé des cellules souches, car elles peuvent se différencier en cellules spécialisées, notamment en motoneurones. Ils ont mis en relation des neurones porteurs de mutations avec du tissu musculaire sain et étudié la transmission des signaux. De tels modèles offrent également une solution de remplacement aux expérimentations animales : comme l’explique la source de l’étude, les modèles animaux ne reflètent pas toujours fidèlement le comportement des maladies humaines. Toutefois, le système cellulaire reste un modèle de laboratoire, et non une observation de patients.
La jonction neuromusculaire est indispensable aux mouvements volontaires : le signal parcourt le motoneurone, déclenche l’interaction avec le muscle et provoque sa contraction. Cette séquence intervient dans la marche, le maintien de la posture, le fait de soulever des objets et les mouvements précis. Une perturbation de la transmission du signal pourrait donc potentiellement affecter différentes fonctions motrices. Dans l’étude présentée, les chercheurs ont évalué le fonctionnement de la jonction entre les cellules nerveuses et musculaires ; ils n’ont pas mesuré la démarche ni l’équilibre de personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer.
Ce que les résultats signifient — et ce qu’ils ne prouvent pas encore
Pour l’instant, le résultat présente surtout un nouvel axe de recherche sur les symptômes. Si les troubles moteurs peuvent effectivement apparaître en dehors du cerveau, les approches ciblant uniquement le système nerveux central pourraient ne pas résoudre les problèmes des nerfs périphériques. Guo a également évoqué la possibilité d’intervenir plus tôt si les changements de mouvement peuvent être détectés. Toutefois, l’étude n’a pas évalué de test diagnostique et n’a pas montré qu’un signe particulier de la démarche permettait de prédire la maladie.
Préserver la fonction motrice peut avoir des effets qui vont au-delà de la condition physique. La publication souligne que l’activité physique régulière est associée à un meilleur bien-être cognitif ; soutenir la capacité de mouvement pourrait donc aussi être important pour la santé cérébrale. C’est une raison supplémentaire d’étudier les manifestations périphériques de la maladie, et non la preuve qu’une intervention sur la connexion neuromusculaire ralentit le déclin cognitif ou le prévient.
L’étude a été dirigée par le professeur James Hickman et la professeure-chercheuse Xufang « Nadine » Guo, en collaboration avec des scientifiques de l’entreprise Hesperos. Les travaux ont été financés par le National Institute on Aging, qui fait partie des National Institutes of Health des États-Unis, et leurs résultats ont été publiés dans la revue *Alzheimer’s & Dementia* de l’Alzheimer’s Association. La prochaine question est de savoir si le trouble observé dans le modèle cellulaire se retrouve chez l’humain et s’il constitue un marqueur suffisamment précoce et stable pour une application clinique.
Source : ScienceDaily
