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Alzheimer : Comment la luminothérapie pourrait protéger le cerveau

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Des chercheurs ont déjà démontré qu'un type de luminothérapie pourrait potentiellement réduire les protéines toxiques qui s'accumulent dans le cerveau dans la maladie d'Alzheimer. Maintenant, la même équipe a identifié ce qui se passe au niveau cellulaire pour atteindre ce résultat.

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En 2016, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge ont découvert que le fait d'éclairer les yeux de souris d'une lumière vacillante pourrait réduire l'accumulation toxique des protéines amyloïdes et tau dans le cerveau atteint de la maladie d'Alzheimer.

La luminothérapie stimule une forme d'onde cérébrale appelée oscillation gamma, dont la recherche suggère qu'elle est altérée chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer.

Plus récemment, l'équipe du MIT a révélé que la combinaison de la luminothérapie et de la thérapie par le son prolongeait encore les effets bénéfiques.

Ces études ont également montré que la luminothérapie peut améliorer la mémoire chez les souris génétiquement prédisposées à développer la maladie d'Alzheimer et la mémoire spatiale chez les souris âgées sans cette maladie.

La plus récente étude, qui figure maintenant dans la revue Neuron, a démontré que l'augmentation des oscillations gamma peut améliorer la connexion entre les cellules nerveuses, réduire l'inflammation et prévenir la mort cellulaire chez les souris modèles de la maladie d'Alzheimer.

Elle montre également que les effets à long terme du traitement touchent non seulement les cellules nerveuses, ou neurones, mais aussi un type de cellules immunitaires appelées microglies.

"Il semble ", dit Li-Huei Tsai, auteure principale de l'étude, professeur de neurosciences et directrice du Picower Institute for Learning and Memory du MIT, " que la neurodégénérescence est largement évitée "

La maladie d'Alzheimer et les protéines toxiques

La maladie d'Alzheimer est une maladie qui détruit graduellement les tissus cérébraux et les fonctions associées par la perte irréversible de cellules.

Un rapport publié en 2018 par Alzheimer's Disease International révèle que 50 millions de personnes dans le monde sont atteintes de démence et que pour les deux tiers d'entre elles, la maladie d'Alzheimer en est la cause.

Bien que certains traitements puissent ralentir les symptômes de la maladie d'Alzheimer pendant un certain temps, aucun ne peut encore guérir la maladie.

Chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer, le cerveau commence à changer longtemps avant qu'elles n'éprouvent des symptômes de démence. Ces symptômes comprennent des difficultés à penser et à se souvenir.

Deux changements en particulier sont le développement de dépôts toxiques, ou plaques, de protéine bêta-amyloïde entre les cellules nerveuses et la formation d'enchevêtrements toxiques de protéine tau dans les cellules.

La professeure Tsai et ses collègues expliquent que les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentent également une autre altération dans le cerveau : "puissance réduite des oscillations dans la bande de fréquence gamma."

Les scientifiques ont proposé que les oscillations gamma sont un type d'onde cérébrale important pour des fonctions comme la mémoire et l'attention.

Dans leurs travaux antérieurs, les chercheurs avaient montré que l'exposition à la lumière vacillant à une vitesse de 40 cycles par seconde, ou hertz, stimulait les oscillations gamma dans le cortex visuel du cerveau des souris.

L'ajout de tonalités sonores battant à la même fréquence renforçait l'effet de réduction de plaque de la luminothérapie et l'étendait au-delà du cortex visuel dans l'hippocampe et une partie du cortex préfrontal.

Les oscillations gamma des deux traitements ont également permis d'améliorer la fonction de la mémoire chez les souris modèles de la maladie d'Alzheimer.

Niveau remarquable de neuroprotection

Avec la nouvelle étude, les chercheurs voulaient en savoir plus sur les mécanismes sous-jacents qui ont mené à ces avantages.

Pour ce faire, ils ont utilisé deux modèles murins de la maladie d'Alzheimer : Tau P301S et CK-p25. M. Tsai dit que les deux types de souris perdent beaucoup plus de cellules nerveuses que le modèle qu'ils ont utilisé dans les études antérieures sur la luminothérapie.

Les souris Tau P301S produisent une protéine tau mutante qui s'emmêle à l'intérieur des cellules, comme celles qui se trouvent à l'intérieur des cellules du cerveau des humains atteints de la maladie d'Alzheimer. Les souris CK-p25 produisent une protéine appelée p25 qui provoque une "neurodégénérescence sévère"

L'équipe a constaté que la luminothérapie quotidienne qui a débuté avant le début prévu de la neurodégénérescence avait des effets remarquables sur les deux types de souris.

Les souris Tau P301S qui ont reçu 3 semaines de traitement n'ont montré aucun signe de dégénérescence des neurones, comparativement à 15 à 20 % de perte de neurones chez les souris non traitées.

Le résultat a été le même chez les souris CK-p25, qui ont subi 6 semaines de traitement.

Le professeur Tsai affirme qu'elle "travaille avec la protéine p25 depuis plus de 20 ans" et que cette protéine est très toxique pour le cerveau. Cependant, elle n'a jamais rien vu de tel auparavant. "C'est très choquant, ajoute-t-elle.

"Nous avons constaté que les niveaux d'expression du transgène p25 sont exactement les mêmes chez les souris traitées et non traitées, mais qu'il n'y a pas de neurodégénération chez les souris traitées, explique-t-elle.

Lorsque les chercheurs ont testé la mémoire spatiale des souris, ils ont également trouvé des résultats surprenants : La luminothérapie a amélioré le rendement des souris plus âgées qui n'étaient pas génétiquement programmées pour développer la maladie d'Alzheimer, mais elle n'a eu aucun effet sur des souris plus jeunes et semblables.

Différences marquées dans l'activité des gènes

Les chercheurs ont également examiné les changements génétiques chez les souris traitées et non traitées. Ils ont découvert que les cellules nerveuses de souris non traitées avaient une activité réduite dans les gènes qui réparent l'ADN et dans ceux qui aident à établir les connexions entre les cellules nerveuses. Les souris traitées, par contre, ont montré une plus grande activité dans ces gènes.

De plus, ils ont constaté que les souris traitées avaient plus de connexions entre les cellules nerveuses et que celles-ci fonctionnaient de façon plus cohérente.

Les scientifiques ont également étudié l'activité des gènes dans la microglie, ou cellules immunitaires qui aident à éliminer les déchets cellulaires et autres débris dans le cerveau.

Ces études ont révélé que les gènes qui favorisent l'inflammation étaient plus actifs chez les souris qui ne recevaient pas la luminothérapie. Cependant, les souris traitées ont montré un manque d'activité marqué dans ces gènes. Ils ont également montré une activité accrue dans les gènes qui affectent la capacité de la microglie à se déplacer.

Les auteurs de l'étude expliquent que ces résultats suggèrent que la luminothérapie a renforcé la capacité de la microglie à traiter l'inflammation. Cela leur a peut-être permis de mieux éliminer les déchets, y compris les protéines défectueuses qui peuvent s'accumuler pour former des plaques et des écheveaux toxiques.

M. Tsai nous rappelle qu'une question importante reste sans réponse : Comment l'oscillation gamma induit-elle ces différentes formes de protection ?

Peut-être que les oscillations déclenchent quelque chose à l'intérieur des cellules nerveuses. Le professeur Tsai dit qu'elle aime à penser que les cellules nerveuses sont "les maîtres régulateurs"

"Beaucoup de gens m'ont demandé si la microglie est le type de cellule le plus important dans cet effet bénéfique, mais pour être honnête, nous ne savons vraiment pas."

Prof. Li-Huei Tsai