Comprendre le vieillissement cérébral normal

L'allongement de l'espérance de vie et la diminution de la fécondité de remplacement entraînent un vieillissement rapide des sociétés occidentales. En Allemagne, par exemple, 47 % de la population devrait avoir plus de 50 ans dès 2035. Les défis sociétaux qui en résultent sont multiples, notamment les changements dans les modes de consommation, les modes de travail et de retraite, les problèmes de santé et la prévalence de les maladies chroniques et les handicaps.

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Parmi ces derniers, la santé mentale revêt une importance primordiale. En effet, un vieillissement déjà « sain » ou « normal » s'accompagne d'un déclin cognitif lié à l'âge. De plus, de nombreuses personnes âgées souffrent de troubles mentaux, y compris, mais sans s'y limiter, la dépression, l'anxiété ou la démence. Par conséquent, une compréhension approfondie des changements physiologiques qui se produisent au cours du vieillissement cérébral est cruciale.

Ce numéro de Pflügers Archiv—European Journal of Physiology propose une série d'articles de synthèse et d'articles originaux portant sur diférents aspects clés du vieillissement (patho)physiologique du cerveau, notamment les changements dans l'apport d'énergie [8], l'accumulation d'oxygène/azote réactif en fonction de l'âge. /espèces carbonyles [8, 14], le vieillissement du système vasculaire cérébral, y compris les cellules gliales clés impliquées [2, 17] ainsi que le déclin lié à l'âge du câblage cérébral [6, 13, 16, 17] et de la fonction de réseau [4, 6].

De plus, nous nous concentrons sur les deux systèmes sensoriels (ouïe et olfaction), sujets à une détérioration importante liée à l'âge. Ce dernier est bien connu pour prédire (olfaction) ou favoriser (audition) le déclin mental [12, 15]. Le vieillissement physiologique est associé à plusieurs défis à l'homéostasie cérébrale, notamment l'intensification du stress oxydatif, une bioénergétique compromise, des niveaux accrus de substances pro-inflammatoires, une activation immunitaire de bas grade, des propriétés fonctionnelles modifiées des principales cellules immunitaires du drain, des modifications du système glymphatique (responsable de la collecte des déchets à vie), le vieillissement vasculaire, la raideur artérielle… [2, 5, 8–10, 14, 17]. De plus, l'hypersynchronie des réseaux neuronaux représente également une caractéristique clé du vieillissement cérébral [1, 6, 7, 11, 15].

Cela impose des sollicitations au système vasculaire, censées faire correspondre une augmentation de l'activité métabolique cérébrale à une augmentation du débit sanguin cérébral, assurant ainsi une oxygénation locale adéquate et un apport de nutriments pour une activité neuronale accrue [2]. Dans le même temps, le cerveau vieillissant possède une résilience et une adaptabilité remarquables, lui permettant de faire face aux problèmes énumérés ci-dessus. En effet, déjà l'une des toutes premières études épidémiologiques, publiée à Cambridge en 1889 et portant sur 900 personnes les plus âgées (80 ans et plus, 74 centenaires), concluait que le cerveau est bien mieux préservé que bien d'autres systèmes physiologiques et représente un des temps forts « dans le paysage centenaire » [17].

Dans ce numéro, nous passons en revue les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent les principales adaptations physiologiques permettant au cerveau vieillissant d'atténuer le déclin fonctionnel et structurel lié à l'âge. Nous mentionnons également que les changements de mode de vie (c'est-à-dire l'engagement intellectuel, l'exercice physique, une alimentation saine et un régime calorique) contribuent à augmenter la réserve cognitive.

Bien que le vieillissement en soi ne soit pas considéré comme une maladie, il s'agit d'un facteur de risque majeur pour les maladies cérébrovasculaires (par exemple, les accidents vasculaires cérébraux) et neurodégénératives (par exemple, différents types de démence), qui sont associées à une morbidité et une mortalité élevées [2, 3, 15]. . La perte auditive peut également conduire à l'isolement social, à la dépression et à un déclin de la cognition [12]. La comorbidité des troubles cognitifs et sensoriels n'est pas rare [1, 12].

Ensemble, les maladies d'Alzheimer (MA) et de Parkinson (MP) représentent les formes les plus courantes de démence. Fait intéressant, les deux pathologies s'accompagnent de troubles précoces du sommeil et d'une altération de l'olfaction [15]. De plus, les altérations liées à l'âge de nombreux mécanismes physiologiques de base, abordées dans ce volume (par exemple, le vieillissement astroglial [17], les changements dans le métabolisme énergétique [8] ainsi que les propriétés vasculaires et hémodynamiques [2]), affectent probablement aussi le sommeil et le sommeil. /processus de réveil [4].

Il est important de noter que le cerveau semble vieillir d'une manière spécifique au sexe, le sexe étant l'un des facteurs prédictifs de susceptibilité à plusieurs troubles liés à l'âge. La MA, par exemple, a une prévalence plus élevée (1,6-3 :1) chez les femmes que chez les hommes, tandis que la MP a une prévalence plus élevée (3,5 :1) chez les hommes que chez les femmes [3].

Plusieurs articles sur cette question traitent spécifiquement du vieillissement cérébral spécifique au sexe et de son impact sur les systèmes sensoriels [12, 15], de la connectivité fonctionnelle à l'état de repos des réseaux cérébraux [6] et de la qualité du sommeil [4]. Enfin, de nombreux articles de ce numéro spécial comparent le vieillissement de l'architecture et des fonctions cérébrales (y compris le traitement sensoriel, les capacités cognitives et le sommeil) entre les humains et les animaux de laboratoire couramment utilisés (rats et souris) [4, 8, 12–15, 17]. .

Les mécanismes communs identifiés dans ces études permettront des analyses à haute résolution des principales voies cellulaires/moléculaires impliquées ainsi que le développement futur de thérapies soutenant la longévité cognitive ou même renversant l'altération de la cognition induite par l'âge.

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Le cistanche est une herbe couramment utilisée dans la médecine traditionnelle chinoise. Certaines études ont suggéré qu'il a des avantages potentiels pour le traitement de la maladie d'Alzheimer, bien que le mécanisme d'action exact soit encore à l'étude.

L'un des moyens possibles par lesquels le cistanche pourrait aider à lutter contre la maladie d'Alzheimer consiste à réduire l'inflammation dans le cerveau. On pense que l'inflammation est un contributeur majeur au développement et à la progression de la maladie d'Alzheimer, et certaines études ont montré que les extraits de cistanche peuvent aider à réduire les marqueurs de l'inflammation chez les animaux de laboratoire.

Un autre mécanisme d'action potentiel réside dans sa capacité à favoriser la croissance de nouvelles cellules cérébrales. La maladie d'Alzheimer est associée à une perte de cellules cérébrales, et certaines recherches ont suggéré que le cistanche pourrait aider à stimuler la croissance de nouveaux neurones, ce qui pourrait aider à ralentir la progression de la maladie.

Enfin, le cistanche pourrait également avoir des propriétés antioxydantes, ce qui pourrait aider à protéger les cellules cérébrales des dommages causés par les radicaux libres. Ceci est important car on pense que les radicaux libres jouent un rôle dans le développement de la maladie d'Alzheimer.

Se référer àence

1 Asavapanumas N, Brawek B, Martus P, Garaschuk O (2019) Rôle des réserves intracellulaires de Ca2 plus pour l'altération du traitement visuel dans un modèle murin de la maladie d'Alzheimer. Neurobiol Dis 121:315–326. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2018.10.015

2. Beishon L, Clough RH, Kadicheeni M, Chithiramohan T, Panerai RB, Haunton VJ, Minhas JS, Robinson TG (2021) Problèmes vasculaires et hémodynamiques du vieillissement cérébral. Arc de Pfuger. https://doi. org/10.1007/s00424-020-02508-9 3. Brawek B, Skok M, Garaschuk O (2021) Modification des signatures fonctionnelles de la microglie le long de l'axe du vieillissement cérébral. Int J Mol Sci 22:1091. https://doi.org/10.3390/ijms22031091

4. Campos-Beltran D, Marshall L (2021) Modifications de l'EEG du sommeil avec le vieillissement chez l'homme et les rongeurs. Arc de Pfuger. https://doi.org/10. 1007/s00424-021-02545-y

5. Garaschuk O, Semchyshyn HM, Lushchak VI (2018) Vieillissement cérébral sain : interaction entre espèces réactives, inflammation et apport énergétique. Vieillissement Res Rev 43: 26–45. https://doi.org/10. 1016/j.arr.2018.02.003

6. Jockwitz C, Caspers S (2021) Réseaux à l'état de repos au cours des connaissances différentielles du vieillissement tirées d'études tout au long de la vie par rapport aux personnes âgées. Arc de Pfuger. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02520-7

7. Lerdkrai C, Asavapanumas N, Brawek B, Kovalchuk Y, Mojtahedi N, Olmedillas Del Moral M, Garaschuk O (2018) Les magasins intracellulaires de Ca (2 plus) contrôlent l'hyperactivité neuronale in vivo dans un modèle murin de la maladie d'Alzheimer. Proc Natl Acad Sci USA 115:E1279–E1288. https://doi.org/10.1073/pnas.1714409115

8. Lushchak VI (2021) Interaction entre la bioénergétique et le stress oxydatif lors du vieillissement normal du cerveau. Le vieillissement est le résultat d'un déséquilibre croissant dans l'approvisionnement en énergie du stress oxydatif du système. Arc de Pfuger. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02531-4

9. Olmedillas Del Moral M, Asavapanumas N, Uzcategui NL, Garaschuk O (2019) Le vieillissement cérébral sain modifie la signalisation calcique microgliale in vivo. Int J Mol Sci 20:589. https://doi.org/10.3390/ijms20030589

10. Olmedillas Del Moral M, Frohlich N, Figarella K, Mojtahedi N, Garaschuk O (2020) Effet de la restriction calorique sur les propriétés fonctionnelles in vivo de la microglie vieillissante. Front Immunol 11:750.https://doi.org/10.3389/fmmu.2020.00750

11. Palop JJ, Mucke L (2016) Anomalies du réseau et dysfonctionnement des interneurones dans la maladie d'Alzheimer. Nat Rev Neurosci 17:777–792.https://doi.org/10.1038/nrn.2016.141

12. Peixoto Pinheiro B, Vona B, Lowenheim H, Ruttiger L, Knipper M, Adel Y (2020) Perte auditive liée à l'âge à propos des canaux ioniques potassium dans la cochlée et les voies auditives. Arc de Pfuger. https://doi.org/10.1007/s00424-020-02496-w

13. Rivera AD, Chacon-De-La-Rocha I, Pieropan F, Papanikolau M, Azim K, Butt AM (2021) Garder le cerveau vieillissant câblé : un rôle pour la signalisation purine dans la régulation du métabolisme cellulaire chez les progéniteurs oligodendrocytes. Arc de Pfuger. https://doi.org/10.1007/ s00424-021-02544-z 14. Semchyshyn H (2021) Le stress carbonyle/AGE/RAGE est-il une caractéristique du vieillissement cérébral ? Arc de Pfuger. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02529-y

15. Tzeng WY, Figarella K, Garaschuk O (2021) Altération olfactive chez l'homme et la souris liée au vieillissement et à la pathologie induite par l'amyloïde. Arc Pflugers. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02527-0

16. Vecchio F, Miraglia F, Rodella C, Alu F, Miniussi C, Rossini PM, Pellicciari MC (2020) Effets du tDCS sur les propriétés du réseau cérébral au cours du vieillissement physiologique. Arc de Pfuger. https://doi.org/10. 1007/s00424-020-02428-8

17. Verkhratsky A, Augusto-Oliveira M, Pivoriunas A, Popov A, Brazhe A, Semyanov A (2020) L'asthénie astrogliale et la perte de fonction, plutôt que la réactivité, contribuent au vieillissement du cerveau. Arc de Pfuger. https://doi.org/10.1007/s00424-020-02465-3