Alzheimer : un refroidissement du cerveau ?

Par Jacques Henry.

La température du corps est contrôlée par l’hypothalamus et des organes tels que le foie, le cœur, les muscles qui produisent de la chaleur pour maintenir cette température à une valeur proche de 37 degrés. Pour parfaire cette régulation et en cas d’urgence, par exemple quand on se trouve dans un environnement froid, l’organisme s’arrange pour « brûler » à perte des graisses qu’il trouve principalement dans le tissu adipeux brun.

En effet, contrairement au tissu adipeux blanc devenant souvent pratiquement inutile à l’organisme sinon pour défigurer la silhouette, le tissu adipeux brun présente cette couleur caractéristique car ils est riche en mitochondries. Les mitochondries sont les centrales thermiques de l’organisme. Elles sont capables de brûler du glucose, leur carburant habituel, mais aussi des acides gras et bien d’autres déchets cellulaires. Leur rôle est de fournir de l’énergie sous forme d’ATP mais aussi de la chaleur.

Quand la température du corps diminue

Avec l’âge, la température du corps a tendance à diminuer et par exemple la consommation de glucose dans certains tissus, dont le cerveau, diminue également. Dans le cas de la maladie d’Alzheimer (AD) cette hypothermie peut être prononcée malgré le fait qu’il n’existe pas de données précises à ce sujet, et la consommation de glucose au niveau de l’hypothalamus s’effondre. La température du corps varie aussi au cours de la journée et a tendance à diminuer lors des phases de sommeil.

Chez les personnes souffrant d’AD ce refroidissement nocturne tout relatif puisqu’il n’est que de un degré voire un peu plus est retardé en comparaison de sujets sains du même âge. Y aurait-il alors une relation de cause à effet (ou l’inverse) entre cette diminution de la température corporelle et l’AD ?

C’est ce qu’a tenté d’élucider une équipe de biologistes de l’Université Laval à Québec dirigée par le Docteur Frédéric Calon en utilisant le modèle murin maintenant largement utilisé de la maladie d’Alzheimer, des souris transgéniques exprimant en vieillissant la protéine tau et la protéine beta-amyloïde, marqueurs de cette maladie, et qui, en outre, présentent des déficiences cognitives caractéristiques.

Il s’agit de souris homozygotes dites 3xTg-AD. Comment explorer l’effet de la température sur l’évolution de l’AD ? Tout simplement en soumettant les souris à de basses températures et en suivant l’évolution de l’apparition de plaques amyloïdes, de la protéine tau et de divers autres marqueurs comme l’expression d’une protéine appelée UCP1, acronyme de uncoupling protein, encore appelée thermogénine, qui intervient dans la régulation de la fonction particulière des mitochondries à produire de la chaleur au niveau précisément du tissu adipeux.

Quand les mitochondries sont « découplées » elles consomment de l’énergie dans le seul but de produire de la chaleur, un peu comme si une centrale électrique brûlait du charbon sans produire d’électricité. Et ce processus se situe essentiellement dans le tissu adipeux brun. En soumettant les souris au froid l’activité métabolique du tissu adipeux brun est augmentée, certes, mais pas suffisamment pour réguler la température corporelle. Celle-ci diminue de près de 1,5 degré quand les souris vivent à une température ambiante de 4 degrés pendant 24 heures voire plus, alors que l’expression de l’UCP1 est accélérée.

Pas de réponse au stress thermique

Tout se passe donc comme si l’organisme de ces souris génétiquement modifiées n’arrivait pas à répondre au stress thermique malgré les marqueurs indiquant que pourtant le tissu adipeux brun est parfaitement stimulé pour remplir sa fonction de régulation de la température. De plus l’exposition au froid a également pour résultat d’accélérer la modification de la protéine tau sans pour autant modifier significativement l’évolution de la protéine amyloïde beta. Quant aux fonctions cognitives des souris, il n’est malheureusement pas facile de les quantifier au cours de cette exposition au froid car les souris sont engourdies et ne répondent pas aux sollicitations de l’expérimentateur.

Pour tenter d’élucider ce qui se passe intimement au niveau cellulaire en exposant ces mêmes souris à une température externe de 28 degrés, il y a comme un retour à la normale. Pour les humains et les souris cette température est le point dit de thermoneutralité : l’organisme n’a plus besoin de dépenser d’énergie pour maintenir sa température à 37 degrés et il n’a pas non plus besoin de dépenser de l’énergie pour se refroidir. Chez l’homme la température de thermoneutralité se situe entre 25 et 30 degrés.

La thermorégulation est commandée par l’hypothalamus via le système nerveux sympathique et il s’agit d’un processus complexe, les mitochondries du tissu adipeux y jouant un rôle central. Comme les maladies neurodégénératives semblent également être provoquées par un mauvais « nettoyage » des déchets apparus lors de la sénescence et de la mort des cellules, les mitochondries jouent également un rôle loin d’être négligeable dans ce nettoyage, en particulier pour satisfaire à la demande en énergie.

Lors du vieillissement de l’organisme les mitochondries sont particulièrement vulnérables, comme l’a montré l’équipe du Docteur Hayashi (voir le lien sur ce blog), à la disponibilité en glycine qui dépend d’activités enzymatiques présentes dans le cytoplasme et dont l’expression est programmée par le noyau. La chute de cette disponibilité en glycine perturbe la capacité respiratoire des mitochondries au point d’induire des perturbations de l’ensemble de l’état métabolique de la cellule, et par voie de conséquence de provoquer dans l’organisme des phénomènes inflammatoires délétères.

Est-ce aussi le cas pour la régulation thermique qui se dégrade au cours du vieillissement et l’apparition de la maladie d’Alzheimer ? Il faudra encore réunir de nombreuses évidences pour comprendre exactement ce qui se passe intimement dans les cellules et leurs mitochondries dont évidemment et en particulier les neurones.

Au cas où, je vais continuer à avaler une dizaine de grammes de glycine chaque jour…

Source : Neurobiology of Aging (2016), doi : 10.1016/j.neurobiolaging.2016.03.024 , article aimablement communiqué par le Docteur Calon qui est ici vivement remercié.

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