Pourquoi le cerveau vieillit ? La réponse se trouve dans nos gènes
Le cerveau vieillit de la même manière que toutes les structures et autres systèmes de notre corps. Cependant, il semble que le temps affecte plus certaines personnes que d’autres, et ce non seulement au niveau physique, mais aussi au niveau de leurs capacités. Pourquoi cela arrive ? Que peut-on y faire ? Certaines personnes sont-elles plus à même de vieillir, ou disposons-nous d’outils pouvant nous permettre de retarder les effets du passage des années ?
A première vue, les réponses pouvant résoudre le mystère du vieillissement cérébral résident dans certains gènes. Un groupe de chercheurs de l’Institut Babraham à Cambridge (Royaume-Uni) et de l’Université Sapienza à Rome (Italie) a trouvé des réponses en approfondissant les engrenages génériques qui influent sur le complexe mécanisme de détérioration cognitive lié à l’âge.
Ce qui est certain, c’est que l’on sait déjà en grande partie ce qui arrive quand le cerveau vieillit. Par exemple, on sait que les neurones se détériorent et meurent, uniquement pour être remplacés par d’autres. Ce processus est facilité par un type de cellule mère, les cellules souches neurales (NSC). Ce sont des cellules du système cérébral qui peuvent s’auto-régénérer et donner lieu à des cellules progénitrices.
Cependant, avec le temps, ces cellules deviennent moins fonctionnelles, et par conséquent, notre cerveau le devient moins également. Or, qu’est-ce qui cause le vieillissement de ces cellules ? Quels sont exactement les changements moléculaires qui sont responsables de leur détérioration ? Ce sont les questions auxquelles les chercheurs ont trouvé des réponses.
Que se passe-t-il quand le cerveau vieillit ?
Avant de découvrir ensemble pourquoi le cerveau vieillit, nous allons d’abord voir en quoi consiste le vieillissement cérébral. Ce dernier est inévitable jusqu’à un certain point, bien que non uniforme. De fait, il affecte tous les cerveaux, mais de manière différente. Diminuer le vieillissement du cerveau ou l’arrêter complètement serait le meilleur élixir pour réussir à atteindre la jeunesse éternelle.
Le cerveau humain est constitué d’environ 100 000 millions de neurones interconnectés au travers de milliards de synapses. Au fil de notre vie, notre cerveau change plus que n’importe quelle autre partie de notre corps. Depuis le moment où le cerveau commence à se développer lors de la troisième semaine de grossesse jusqu’à la vieillesse, ses structures complexes et ses fonctions n’ont de cesse de changer.
Lors des premières années de vie, le cerveau d’un enfant compte plus d’un million de nouvelles connexions neuronales par seconde. La taille du cerveau augmente quatre fois pendant la période préscolaire et jusqu’à 6 ans, il atteint approximativement 90% du volume adulte.
Les lobes frontaux, qui sont les zones du cerveau responsable des fonctions exécutives (comme la planification, la mémoire opérative et le contrôle des pulsions), font partie des dernières zones du cerveau à mûrir. De fait, il est possible qu’ils ne soient même pas complètement développés jusqu’a 35 ans.
Mais arrivés à un certain point, nous commençons à vieillir. A mesure que nous vieillissons, tous les systèmes de notre corps diminuent graduellement leur capacité de rendement, même le cerveau. Ainsi, certains changements dans la mémoire sont associés à un vieillissement normal.
Les changements de mémoire communs qui sont associés au vieillissement normal incluent :
- Une difficulté à apprendre quelque chose de nouveau : mémoriser une nouvelle information peut prendre plus de temps.
- Une difficulté à se souvenir des noms et des nombres : la mémoire stratégique qui aide à mémoriser les noms et les nombres commence à diminuer à 20 ans.
- Une difficulté à se souvenir des rendez-vous.
Alors que certaines études montrent qu’un tiers des personnes âgées ont des difficultés avec la mémoire déclarative (se souvenir de faits ou d’événements qui ont été accumulés et qui peuvent être récupérés), d’autres études indiquent qu’un cinquième des personnes ayant au moins 70 ans réalisent des tests cognitifs aussi bien que celles ayant 20 ans.
Les changements généraux identifiés pendant le vieillissement cérébral incluraient :
- La masse cérébrale : contraction dans le lobe frontal et l’hippocampe (zones impliquées dans la fonction cognitive supérieure et la codification de nouveaux souvenirs). Les changements commencent autour de 60 à 70 ans.
- La densité corticale : rétrécissement de la superficie externe du sillon en raison de la diminution des connexions synaptiques. Moins de connexions, cela donne donc lieu à un processus cognitif plus lent.
- La matière blanche : la matière blanche consiste en des fibres nerveuses myélinisées qui se regroupent en rangs et qui transmettent des signaux nerveux parmi les cellules cérébrales. On pense que la myéline se réduit avec l’âge, et par conséquent, cela retarde le processus et diminue la fonction cognitive.
- Les systèmes de neurotransmetteurs : les chercheurs suggèrent que le cerveau génère moins de messages chimiques en vieillissant, et c’est cette diminution de l’activité de la dopamine, de l’acétylcholine, de la sérotonine et de la norépinéphrine qui peut jouer un rôle dans la diminution de la mémoire et la cognition ainsi que dans l’augmentation de la dépression.
Le rôle des gènes lorsque le cerveau vieillit
Maintenant que nous savons ce qu’il se passe lorsque le cerveau vieillit, revenons à l’étude que nous mentionnions au début de cet article pour voir quel est le rôle des gènes dans ce processus. A première vue, selon ce qu’indiquent les chercheurs, le gène Dbx2 peut expliquer le vieillissement cérébral.
Les chercheurs ont comparé les changements génétiques et les cellules souches/cellules progénitrices (NSPC, sigle en anglais pour neural stem/progenitor celles) de vieilles souris (de 18 mois) et de jeunes souris (de 3 mois). Ils ont donc pu identifier plus de 250 gènes qui ont changé leur comportement au fil du temps, ce qui veut dire qu’il est probable que ces gènes causent un mauvais fonctionnement des cellules indiquées.
Par la suite, les scientifiques ont noté que l’augmentation de l’activité du gène appelé Dbx2 semblait changer les vieilles NSPC. Ils ont réalisé des essais in vivo et in vitro qui ont révélé que l’augmentation de l’activité de ce gène dans les jeunes NSPC fait qu’elles se comportent plus comme de vieilles cellules souches. L’augmentation de l’activité de Dbx2 a empêché que les NSPC grandissent ou prolifèrent comment le font les cellules jeunes.
De plus, dans les NSPC plus anciennes, les chercheurs ont identifié des changements dans les marques épigénétiques qui peuvent expliquer pourquoi les cellules souches peuvent se détériorer avec le temps. Si on pense notre ADN comme un alphabet, les marques épigénétiques seraient comme les accents et les signes de ponctuation, puisqu’elles disent à nos cellules si oui ou non elles doivent lire les gènes, et si oui, comment elles doivent le faire. Dans le cadre de cette étude, les scientifiques ont découvert comment ces marques se placent de manière différente dans le génome, en “disant” aux NSPC qu’elles doivent grandir plus lentement.
Avec cette étude, les chercheurs ont démontré que ces changements peuvent contribuer au vieillissement du cerveau en ralentissant le processus de rénovation du cerveau. Les chercheurs ont l’espoir que ces découvertes conduisent un jour à la réversion du processus de vieillissement. En comprenant comment le vieillissement affecte le cerveau, au moins chez les souris, les chercheurs espèrent identifier des manières de détecter le déclin des cellules souches neurales.