Aperçu de la recherche et contexte

Avec l’accélération du vieillissement de la population mondiale, l’incidence des maladies cérébrovasculaires ischémiques augmente également de manière significative. Les personnes âgées de plus de 65 ans sont particulièrement susceptibles de présenter un déclin cognitif dû à l’ischémie cérébrale, ce qui fait de l’hypoperfusion cérébrale chronique (HCC) une cause majeure de troubles cognitifs et de démence vasculaire (DV). Selon la littérature, la DV est devenue la deuxième cause de démence la plus courante en Amérique du Nord et en Europe, représentant environ 15% à 20% des cas ; en Asie, environ 30% des cas de démence sont causés par la DV. Par conséquent, l’étude approfondie des troubles de la mémoire causés par l’HCC et la recherche de cibles thérapeutiques efficaces sont d’une grande importance pour la santé publique.

Des recherches existantes ont montré qu’une insuffisance prolongée du flux sanguin cérébral active les réponses inflammatoires, le stress oxydatif et la dégénérescence neuronale, entraînant des lésions des cellules nerveuses. Le réticulum endoplasmique (RE) est l’un des organites cellulaires importants impliqués dans la synthèse, le traitement et le transport des protéines. Le stress du RE est un facteur important pour déterminer le sort des cellules nerveuses pendant l’ischémie cérébrale. Un stress excessif du RE est généralement causé par des traumatismes cérébraux, l’ischémie-reperfusion et les accidents vasculaires cérébraux, causant des dommages neuronaux irréversibles.

L’objectif de cette étude est d’explorer le rôle et les mécanismes associés de l’inhibiteur de l’hydrolase des amides d’acides gras URB597 dans l’inhibition du stress du RE, améliorant ainsi les troubles cognitifs causés par l’HCC. L’URB597 a précédemment montré des propriétés antioxydantes dans diverses maladies du système nerveux, mais ses mécanismes spécifiques ne sont pas encore entièrement élucidés.

Source de l’étude

Cet article a été publié dans le Journal of Neuroimmune Pharmacology, volume 19, numéro 1 (2024), avec pour auteurs des chercheurs de différentes institutions : Da Peng Wang, Kai Kang, Jian Hai, Qiao Li Lv, et Zhe Bao Wu.

Méthodes et procédures de recherche

Conception expérimentale

Expériences cellulaires

L’étude a d’abord utilisé la lignée cellulaire neuronale hippocampique de souris HT-22 pour simuler l’environnement d’ischémie cérébrale par privation d’oxygène et de glucose (POG). Les cellules ont été divisées en plusieurs groupes : groupe contrôle (Con), groupe POG (POG), POG + acide 4-phénylbutyrique (inhibiteur du stress du RE, 4-pba), POG + URB597 (URB), POG + traitement combiné (URB597 + 4-pba).

Les cellules ont été traitées avec 2µM d’URB597 et 4µM de 4-pba. La viabilité cellulaire a été évaluée par le test MTT, et l’apoptose cellulaire a été analysée par cytométrie en flux Annexin V-FITC/PI. De plus, le Western Blot a été utilisé pour évaluer les changements d’expression des marqueurs de stress du RE et des protéines liées à l’apoptose.

Expériences animales

Des rats mâles Sprague-Dawley âgés d’un mois ont été utilisés pour établir un modèle d’hypoperfusion cérébrale chronique (par ligature bilatérale des artères carotides communes, BCCAO). Après la chirurgie BCCAO, les groupes de traitement suivants ont été comparés : (1) groupe BCCAO (M), (2) groupe BCCAO + URB597 (MU), (3) groupe BCCAO + 4-pba (MP), (4) groupe BCCAO + URB597 combiné au 4-pba (MUP), et (5) groupe BCCAO + URB597 combiné au 4-pba et à l’AM630 (antagoniste CB2) (MUPA).

La fonction cognitive a été évaluée par le test du labyrinthe aquatique de Morris, les changements ultrastructuraux des mitochondries et du RE dans la région hippocampique ont été observés par microscopie électronique à transmission (MET), et l’expression des protéines liées aux voies CB2 et ERS a été analysée par Western Blot.

Résultats expérimentaux

Résultats des expériences cellulaires

La privation d’oxygène a entraîné une apoptose significative et une diminution de la survie des cellules HT-22. Après intervention avec 4-pba et URB597, le taux de survie cellulaire a augmenté et le taux d’apoptose a significativement diminué, indiquant que l’inhibition du stress du RE peut améliorer la survie cellulaire. En parallèle, l’immunofluorescence et le Western Blot ont montré que le traitement POG augmentait significativement l’expression des marqueurs de stress du RE GRP78, ATF6 et CHOP, et que cette augmentation était inhibée après intervention avec URB597.

Résultats des expériences animales

La coloration de Nissl a révélé des lésions neuronales significatives dans le tissu hippocampique des rats BCCAO, avec une réduction du volume des corps de Nissl ; après intervention avec URB597 et 4-pba, les lésions neuronales se sont nettement améliorées. Les résultats du test du labyrinthe aquatique ont montré que les performances des rats BCCAO dans les tâches de mémoire spatiale étaient significativement inférieures à celles des rats normaux, tandis que les groupes traités avec URB597 et 4-pba présentaient une amélioration de la fonction cognitive, indiquant que l’inhibition du stress du RE atténuait les troubles cognitifs causés par l’HCC.

Dans les observations MET, les mitochondries et le RE de la région CA1 de l’hippocampe des rats du groupe URB597 présentaient des limites claires, sans gonflement ni dommage apparent, indiquant un effet protecteur de l’URB597 sur les mitochondries et le RE.

Rôle de la voie de signalisation CB2/β-arrestine1

Le Western Blot a montré que l’URB597 augmentait les niveaux d’expression de CB2 et β-arrestine1 dans l’hippocampe des rats, tout en réduisant l’expression des protéines liées au stress du RE et à l’apoptose mitochondriale telles que CHOP, Cyt-c et Caspase-9. Après intervention avec l’antagoniste CB2 AM630, ces effets protecteurs étaient inhibés, suggérant que l’URB597 exerce son effet protecteur via la voie de signalisation CB2/β-arrestine1.

Résumé et signification de l’étude

Cette étude révèle que l’inhibiteur de l’hydrolase des amides d’acides gras URB597 améliore significativement les troubles cognitifs causés par l’hypoperfusion cérébrale chronique en inhibant le stress du RE et le dysfonctionnement mitochondrial via la voie de signalisation médiée par CB2/β-arrestine1. Cette découverte enrichit notre compréhension des mécanismes moléculaires des troubles cognitifs causés par l’HCC et fournit une base théorique pour CB2 en tant que cible thérapeutique potentielle.

Cette recherche non seulement élargit notre compréhension du rôle protecteur de l’URB597 dans l’ischémie cérébrale, mais fournit également une base fiable pour le développement futur de nouveaux schémas de traitement médicamenteux. De plus, l’étude de l’interconnexion entre le RE et les mitochondries, en particulier les mécanismes compensatoires du dysfonctionnement, aide à mieux comprendre l’HCC et ses stratégies de prévention et de traitement potentielles, réduisant ainsi le fardeau social et économique des troubles cognitifs à l’échelle mondiale.