Effets du vieillissement et des antioxydants sur la récupération de la dépolarisation propagée chez les criquets

Contexte académique

La dépolarisation propagée (Spreading Depolarization, SD) est un phénomène qui interrompt temporairement le traitement neuronal chez les mammifères et les insectes. Chez l’homme, la SD est associée à divers états pathologiques, tels que l’aura migraineuse et la mort neuronale après un traumatisme crânien. Cependant, chez les insectes, la SD est considérée comme un mécanisme de conservation temporaire de l’énergie face à des défis environnementaux. Bien que les manifestations de la SD diffèrent entre les mammifères et les insectes, les mécanismes sous-jacents pourraient être similaires. L’âge est un facteur clé influençant les conséquences de la SD, en particulier chez l’homme, où les patients âgés ont une capacité de récupération réduite après un épisode de SD. Cependant, les recherches sur la manière dont l’âge affecte la récupération de la SD dans les modèles d’insectes, ainsi que le rôle du stress oxydatif dans ce processus, sont encore limitées.

Cette étude vise à explorer l’impact de l’âge sur la récupération de la SD dans un modèle de criquet et à étudier le rôle du stress oxydatif dans ce processus. En utilisant les criquets comme modèle, les chercheurs espèrent révéler les mécanismes communs de la SD chez les insectes et les mammifères, et fournir de nouvelles perspectives sur l’influence de la SD dans le système nerveux vieillissant.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par R. Meldrum Robertson et Yuyang Wang, du Département de biologie de l’Université Queen’s au Canada. L’article a été publié pour la première fois le 12 décembre 2024 dans le Journal of Neurophysiology, avec le DOI 10.1152/jn.00487.2024.

Méthodologie de recherche

1. Sujets expérimentaux et groupes

L’étude a utilisé des criquets (Locusta migratoria) comme sujets expérimentaux. Les criquets provenaient d’une colonie maintenue à long terme au Département de biologie de l’Université Queen’s. Les expériences ont été divisées en deux groupes : des criquets jeunes (3-4 semaines) et des criquets âgés (>7 semaines). Chaque groupe a été réparti au hasard dans différents groupes de traitement, y compris un groupe témoin, un groupe traité avec un antioxydant (N-acétylcystéine amide, NACA) et un groupe traité avec un inducteur de stress oxydatif (Rotenone).

2. Expérience d’immersion dans l’eau

Tout d’abord, les chercheurs ont induit un coma anoxique en immergeant les criquets dans l’eau, puis ont observé leur récupération. Les temps d’entrée en coma (time to coma), de récupération de la respiration (time to ventilate) et de récupération complète de la position debout (time to stand) ont été enregistrés. Les résultats ont montré que les criquets âgés récupéraient plus lentement que les jeunes, ce qui indique que l’âge affecte la capacité de récupération des criquets face à l’anoxie.

3. Enregistrements électrophysiologiques

Ensuite, les chercheurs ont utilisé des préparations semi-intactes de ganglions thoraciques de criquets pour effectuer des enregistrements électrophysiologiques. En mesurant le potentiel continu (DC potential) à travers la barrière hémato-encéphalique, les chercheurs ont surveillé l’apparition et la récupération des événements de SD. L’inhibiteur de la Na+/K+-ATPase, l’ouabaïne, a été utilisé pour induire la SD, et les paramètres tels que la durée des événements de SD et le taux de récupération ont été enregistrés.

4. Traitements par stress oxydatif et antioxydants

Pour étudier l’effet du stress oxydatif sur la SD, les chercheurs ont utilisé la Roténone (un inhibiteur du complexe I mitochondrial) pour induire un stress oxydatif, et la NACA (un antioxydant) pour atténuer ce stress. Les résultats ont montré que le traitement à la Roténone n’avait pas d’effet significatif sur les événements de SD, tandis que le traitement à la NACA réduisait significativement la durée des événements de SD et accélérait le taux de récupération.

Résultats principaux

1. Impact de l’âge sur la récupération de la SD : Les criquets âgés ont mis plus de temps à récupérer après une anoxie que les jeunes, ce qui indique que l’âge affecte la tolérance à l’anoxie et la capacité de récupération des criquets.

2. Caractéristiques électrophysiologiques des événements de SD : Les événements de SD induits par l’ouabaïne étaient plus longs chez les criquets âgés, avec un taux de récupération plus lent. Cela suggère que la capacité du système nerveux des criquets âgés à rétablir les gradients ioniques après un événement de SD est réduite.

3. Effet des antioxydants : Le traitement à la NACA a significativement réduit la durée des événements de SD et accéléré le taux de récupération, indiquant que les antioxydants peuvent atténuer les effets négatifs du stress oxydatif sur la récupération de la SD.

4. Effet des inducteurs de stress oxydatif : Le traitement à la Roténone n’a pas eu d’effet significatif sur les événements de SD, probablement en raison de la concentration insuffisante pour induire un stress oxydatif notable.

Conclusion

Cette étude révèle l’impact significatif de l’âge sur la récupération de la SD chez les criquets et montre que le stress oxydatif joue un rôle clé dans ce processus. En utilisant l’antioxydant NACA, les chercheurs ont réussi à accélérer le taux de récupération des événements de SD, suggérant que les antioxydants pourraient être une stratégie thérapeutique potentielle pour améliorer la capacité de récupération du système nerveux vieillissant après un événement de SD.

Points forts de l’étude

1. Relation entre l’âge et la récupération de la SD : Cette étude est la première à explorer systématiquement l’effet de l’âge sur la récupération de la SD dans un modèle d’insecte, offrant de nouvelles perspectives sur le rôle de la SD dans le système nerveux vieillissant.

2. Rôle des antioxydants : L’étude montre que l’antioxydant NACA peut significativement améliorer le taux de récupération des événements de SD, ouvrant de nouvelles voies pour le développement de stratégies thérapeutiques ciblant la SD.

3. Application des techniques d’enregistrement électrophysiologique : En mesurant le potentiel continu à travers la barrière hémato-encéphalique, les chercheurs ont pu surveiller efficacement l’apparition et la récupération des événements de SD, fournissant un outil puissant pour étudier les mécanismes de la SD.

Valeur de la recherche

Cette étude approfondit notre compréhension des mécanismes communs de la SD chez les insectes et les mammifères, tout en offrant de nouvelles pistes pour le développement de stratégies thérapeutiques ciblant la SD. En particulier, l’effet des antioxydants sur l’amélioration du taux de récupération de la SD fournit une base expérimentale importante pour les recherches futures. De plus, cette étude propose un nouveau modèle et des méthodes pour étudier la dégradation fonctionnelle du système nerveux vieillissant.