L’astaxanthine protège les neurones hippocampiques des rats contre les troubles de la mémoire causés par la démence vasculaire

Contexte

La démence vasculaire (Vascular Dementia, VAD) est un trouble cognitif progressif causé par des maladies cérébrovasculaires entraînant un déclin des fonctions cognitives. Des études ont montré que l’hypoperfusion cérébrale chronique (chronic cerebral hypoperfusion, CCH) et l’insuffisance de l’apport sanguin sont les principales causes de la VAD, entraînant des lésions de la substance blanche et la mort des neurones hippocampiques. L’hippocampe, région cérébrale clé pour l’apprentissage et la mémoire, est particulièrement sensible aux lésions ischémiques. La VAD s’accompagne généralement de stress oxydatif, de réactions inflammatoires et de dysfonctionnement neurovasculaire, conduisant à un déclin cognitif. Il n’existe actuellement aucun traitement efficace ni médicament spécifique pour la VAD.

Ces dernières années, l’astaxanthine (Astaxanthin, AST), un caroténoïde naturel, a attiré l’attention pour ses effets thérapeutiques potentiels dans les maladies neurodégénératives. L’AST possède de puissantes propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et neuroprotectrices, et peut traverser la barrière hémato-encéphalique pour agir directement sur le système nerveux central. Cependant, les mécanismes de protection de l’astaxanthine contre la VAD et la mort des neurones hippocampiques n’ont pas encore été pleinement élucidés.

Source de l’article

Cet article de recherche a été rédigé par Na Wei, Luo-Man Zhang, Jing-Jing Xu, Sheng-Lei Li, Rui Xue, Sheng-Li Ma, Cai Li et Miao-Miao Sun. Il a été publié dans la revue “Neuromolecular Medicine” en 2024 et accepté le 25 juin 2024.

Méthodologie de recherche

Les auteurs ont utilisé la méthode d’occlusion bilatérale des artères carotides communes (bilateral common carotid artery occlusion, BCCAo) pour établir un modèle d’hypoperfusion cérébrale chronique chez le rat. Ils ont administré de l’astaxanthine par gavage gastrique à une dose de 25 mg/kg/jour pendant 4 semaines pour explorer ses effets thérapeutiques. Les tests du labyrinthe en Y et du labyrinthe aquatique de Morris ont été utilisés pour évaluer les troubles de la mémoire chez les rats. Pour explorer davantage les mécanismes de protection de l’astaxanthine, des analyses biochimiques ont été effectuées pour évaluer la mort des neurones hippocampiques et les niveaux de protéines liées à l’apoptose, ainsi que les effets sur la voie PI3K/AKT/MTOR et le stress oxydatif.

Procédure expérimentale

1. Établissement du modèle animal et répartition des groupes :

   • Des rats Sprague-Dawley mâles adultes ont été répartis aléatoirement en 4 groupes : groupe sham, groupe CCH, groupe CCH+AST et groupe traité uniquement par AST à forte dose.
   • Les rats des groupes CCH+AST et AST ont reçu un traitement à l’astaxanthine pendant 4 semaines, commençant 4 semaines avant la chirurgie, une fois par jour.

2. Chirurgie d’hypoperfusion cérébrale chronique :

   • Occlusion bilatérale des artères carotides communes, avec mesure du débit sanguin par laser Doppler.
   • Les rats des groupes sham et AST ont subi une opération similaire sans occlusion.

3. Évaluation de la fonction mnésique :

   • Utilisation des tests du labyrinthe en Y et du labyrinthe aquatique de Morris pour évaluer la mémoire de travail et la mémoire spatiale.
   • Enregistrement du comportement d’alternance spontanée dans le labyrinthe en Y, du temps de latence d’évasion, du temps passé dans le quadrant cible et du nombre de traversées de la plateforme dans le labyrinthe aquatique.

4. Étude morphologique du tissu hippocampique :

   • Coloration de Nissl sur des échantillons de tissu hippocampique pour observer les changements dans le nombre et la morphologie des neurones.

5. Analyses biochimiques et Western Blot :

   • Isolement du tissu hippocampique des rats pour la détection des niveaux de protéines, y compris les protéines liées à l’apoptose telles que Caspase-3, Bax, Bcl-2.
   • Utilisation du Western Blot pour évaluer l’activité de la voie de signalisation PI3K/AKT/MTOR.

6. Mesure du stress oxydatif :

   • Utilisation de kits pour détecter les indicateurs de stress oxydatif dans le tissu hippocampique, y compris les changements d’activité de SOD, MDA, ROS et GSH-PX.

Principaux résultats

1. Récupération de la fonction mnésique :

   • Les résultats des tests du labyrinthe en Y et du labyrinthe aquatique de Morris ont montré que l’astaxanthine améliore significativement la mémoire de travail et la mémoire spatiale des rats VAD.
   • Les rats du groupe CCH ont montré des troubles significatifs de la mémoire, tandis que les rats traités à l’astaxanthine ont montré une tendance à l’amélioration.

2. Survie des neurones hippocampiques :

   • La coloration de Nissl a montré une réduction significative du nombre de neurones dans la région hippocampique des rats CCH, avec une morphologie cellulaire montrant un rétrécissement et une densification du noyau. L’astaxanthine a significativement atténué ces changements.
   • Les résultats du Western Blot ont montré une augmentation de l’expression des protéines liées à l’apoptose Caspase-3 et Bax, et une diminution de l’expression de Bcl-2 dans le tissu hippocampique des rats CCH. Le traitement à l’astaxanthine a significativement inhibé ces changements.

3. Régulation de la voie de signalisation PI3K/AKT/MTOR :

   • Les résultats du Western Blot ont montré que l’astaxanthine peut restaurer les niveaux de phosphorylation de MTOR, AKT et PI3K dans la voie de signalisation PI3K/AKT/MTOR dans le tissu hippocampique des rats CCH, favorisant ainsi la survie neuronale.

4. Atténuation du stress oxydatif :

   • Les résultats des tests ont montré que l’astaxanthine peut significativement atténuer l’augmentation du niveau de MDA, améliorer l’activité de SOD et GSH-PX, et réduire le niveau de ROS dans le tissu hippocampique des rats CCH.

Conclusion et signification

Cette étude explore pour la première fois le mécanisme par lequel l’astaxanthine améliore la fonction cognitive dans la VAD en régulant la voie de signalisation PI3K/AKT/MTOR pour contrer la dégénérescence neuronale. L’astaxanthine a montré des effets neuroprotecteurs et d’amélioration cognitive significatifs en réduisant l’apoptose des neurones hippocampiques et le stress oxydatif. Les résultats de cette étude offrent de nouvelles perspectives pour le traitement de la VAD et fournissent une base scientifique pour l’utilisation potentielle de l’astaxanthine comme médicament pour traiter la démence vasculaire. Cependant, l’étude n’a pas utilisé d’inhibiteurs de voies de signalisation pour une validation plus approfondie, et l’efficacité de l’astaxanthine dans le traitement clinique nécessite encore plus de recherches pour être validée.

Cette recherche révèle le potentiel de l’astaxanthine dans la protection des neurones hippocampiques et l’atténuation des troubles de la mémoire liés à la VAD, ce qui est important pour le développement de nouvelles approches de traitement de la VAD. Des recherches supplémentaires et des essais cliniques sont nécessaires pour comprendre pleinement le potentiel thérapeutique de l’astaxanthine et son application.