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Illustration d'astrocyte humain ©Thinkstockphotos.com

17.08.14 - Un dérivé du glucose active les récepteurs impliqués dans le processus de mémorisation. Des chercheurs de l’EPFL viennent d’en décoder le mécanisme.

Dans le fonctionnement du cerveau, le neurone est roi. Mais son sous-estimé voisin l’astrocyte est en train d’acquérir ses lettres de noblesse à la vitesse d’une transmission synaptique. Cette cellule en forme d’étoile joue en effet un rôle crucial dans la mémoire et l’apprentissage. Des chercheurs de l’EPFL viennent d’en démonter la mécanique moléculaire: le lactate produit par les astrocytes enclenche le turbo du processus de mémorisation, détaille l’article paru dans la revue PNAS. Ce résultat, encore insoupçonné il y a très récemment, ouvre des perspectives thérapeutiques contre les troubles cognitifs et de la mémoire mais aussi certaines maladies psychiques telles que la dépression.

Notre cerveau est un gros consommateur, engloutissant jusqu’à un quart de nos apports énergétiques. Neurones et astrocytes se régalent de glucose. Schématiquement, les premiers s’en servent pour se protéger des produits toxiques issus de leur activité débordante. Les seconds, qui sont des cellules gliales (par opposition aux neurones), fabriquent du lactate, longtemps considéré comme un produit de dégradation du glucose, puis comme un simple substrat énergétique pour les neurones.

Une recherche publiée en 2011, déjà par le Laboratoire de neuroénergétique et dynamique cellulaire de l’EPFL en collaboration avec un groupe américain, a permis de démontrer le rôle crucial du lactate. «In vivo, quand on bloquait le transfert de lactate des astrocytes aux neurones, on bloquait aussi le processus de mémorisation, résume le responsable Pierre Magistretti. On savait donc qu’il s’agissait d’un carburant essentiel.»

En se penchant sur le mécanisme moléculaire, les chercheurs ont découvert que le lactate ne fournit pas seulement de l’énergie. Il assure un rôle de modulateur de l’activité d’un type de récepteur au glutamate (récepteurs NMDA), le neurotransmetteur principal du système nerveux. Ce type de récepteur au glutamate est impliqué dans le processus de mémorisation et l’article démontre que le lactate leur fournit un sérieux coup d’accélérateur. Reprenant l’analogie du moteur, «le glutamate permet de rouler en première; avec le lactate on enclenche la quatrième et dépasse les 100km/h», synthétise Pierre Magistretti.

Pallier les déficits cognitifs
Les chercheurs ont d’abord travaillé in vitro. Ils ont exposé des cellules neuronales de souris avec différentes substances afin d’en mesurer les effets sur l’expression de gènes impliqués dans la mémoire. Le glucose et le pyruvate (un autre dérivé du glucose) n’ont rien donné. En revanche, un supplément de lactate a provoqué l’expression de quatre gènes de plasticité cérébrale, essentielle au processus de mémorisation.

In vivo, les scientifiques ont confirmé leurs résultats. Ils ont administré du lactate dans le cortex de souris vivantes, puis en ont extrait les tissus et mesuré l’expression des gènes. A nouveau, l’expression des gènes de plasticité cérébrale a augmenté de façon significative.

Un supplément de lactate peut-il nous transformer en encyclopédie? Le Laboratoire de Pierre Magistretti vient de recevoir des crédits pour étudier les effets d’un apport artificiel de lactate. «Nous avons identifié une série de molécules capables de faire produire davantage de lactate aux astrocytes. L’idée est maintenant de voir in vivo si on peut ainsi pallier des déficits cognitifs et lutter contre les troubles de la mémoire.» On sait aussi que des maladies telles que la dépression entraînent des troubles cognitifs, «or le lactate pourrait aussi avoir un effet antidépresseur», souligne Pierre Magistretti qui mène ces recherches également au sein du Pôle de recherche national Synapsy, dédié à la compréhension des bases synaptiques des maladies psychiatriques.

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