En cas de blessure ou d’infection dans le cerveau, les cellules gliales environnantes permettent de préserver les cellules nerveuses sensibles et d’éviter des lésions nerveuses qui s’étendent. Une équipe de recherche de la Charité – Médecine universitaire de Berlin a pu démontrer l’importance de la réorganisation de la structure de l’échafaudage et de la membrane dans les cellules gliales lors de ce processus. Les découvertes décrites dans la revue Nature Communications* mettent en lumière un nouveau mécanisme de protection cellulaire qui pourrait permettre au cerveau de lutter activement contre les formes graves de maladies neurologiques.
Le système nerveux est particulièrement sensible aux lésions, car les cellules nerveuses mortes ne peuvent pas être renouvelées. C’est pourquoi, dans le cerveau, différentes cellules doivent travailler ensemble de manière coordonnée pour limiter les dommages et permettre la guérison, par exemple après une blessure ou une infection. Les astrocytes, les cellules gliales les plus courantes du système nerveux central, jouent un rôle central dans la protection des tissus environnants. Leur programme de protection – appelé astrogliose réactive – favorise la cicatrisation et aide ainsi à prévenir la propagation de l’inflammation et à limiter les dommages tissulaires. Parallèlement, les astrocytes peuvent assurer la survie des cellules nerveuses à proximité immédiate des lésions tissulaires et favoriser le réalignement des réseaux neuronaux. Les scientifiques de la Charité ont mis en évidence un nouveau mécanisme de coordination de ces processus dans les astrocytes.
“Nous avons pu montrer pour la première fois que la protéine Drebrin contrôle l’astrogliose dans les cas de lésions cérébrales”, explique le professeur Britta Eickholt, directrice de l’Institut de biochimie et de biologie moléculaire de la Charité et responsable de l’étude. “La Drebrin est nécessaire pour que les astrocytes puissent former des cicatrices collectives et protéger les tissus environnants”. Les chercheurs ont réussi à désactiver la drebrine dans les astrocytes – et à reproduire son rôle dans les lésions cérébrales sur un modèle animal. Ils ont étudié les changements cellulaires en utilisant la microscopie électronique et la microscopie optique à haute résolution sur le cerveau – et en temps réel sur des astrocytes isolés en culture cellulaire. “La perte de la drebrine entraîne une suppression de l’activation normale des astrocytes”, explique le professeur Eickholt. “Au lieu de réagir de manière protectrice, ces astrocytes perdent même au contraire complètement leur fonction et abandonnent leur identité cellulaire”. Des blessures en fait inoffensives se propagent ainsi sans la formation d’une cicatrice protectrice et de plus en plus de cellules nerveuses meurent.
Pour permettre cette cicatrisation, Drebrin contrôle la réorganisation du squelette des cellules d’actine, un échafaudage de stabilisation mécanique, dans les astrocytes. Cela influence également la formation de longs tubes membranaires – appelés endosomes tubulaires – qui servent à la capture, au tri et à la redistribution des récepteurs de surface et sont nécessaires aux contre-mesures protectrices des astrocytes. “Nos découvertes montrent donc comment Drebrin contrôle les fonctions fondamentales des astrocytes dans la défense contre les influences nocives via le squelette cellulaire dynamique et changeant et les structures membranaires”, résume le professeur Eickholt. “En particulier, les tubes membranaires qui se forment alors n’ont jamais été décrits sous cette forme dans des astrocytes en culture ou dans le cerveau”.
“Son rôle de régulateur du cytosquelette suggère que la drebrine pourrait être un facteur de risque pour les maladies neurologiques graves et d’autres maladies, car la perte de la protéine peut entraîner des changements similaires dans les astrocytes”, ajoute le professeur Eickholt. “Il est également possible que les personnes concernées par les défauts génétiques de Drebrin – comparables au modèle animal – passent totalement inaperçues jusqu’à ce que le stress cellulaire, les toxines environnementales ou les maladies déclenchent leur expression”. Des études sur des échantillons de patients doivent maintenant déterminer dans quelle mesure la drebrine joue également un rôle dans d’autres maladies, comme la maladie d’Alzheimer.
*Schiweck J et al. Drebrin contrôle la formation de cicatrices et la réactivité des astrocytes après une lésion cérébrale traumatique en régulant le trafic de membranes. Nat Commun (2021), doi : 10.1038/s41467-021-21662-x.
Publication originale :
https://www.nature.com/articles/s41467-021-21662-x
