Modifications du pH cérébral associées à des troubles cognitifs

résumé: Une étude mondiale incluant 131 chercheurs de 105 laboratoires dans sept pays a révélé une altération du pH cérébral et des niveaux de lactate dans différents modèles animaux de troubles neuropsychiatriques et de neurodégénérescence. Cette recherche à grande échelle révèle un endophénotype commun qui inclut des anomalies du métabolisme énergétique comme caractéristique de troubles tels que la schizophrénie, l'autisme et la maladie d'Alzheimer.

L'étude montre qu'environ 30 % des modèles animaux examinés ont montré des changements significatifs dans le pH cérébral et les niveaux de lactate, liant ces changements métaboliques à une mauvaise mémoire de travail et suggérant des caractéristiques intrinsèques de la maladie plutôt que des effets des médicaments. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre les caractéristiques diagnostiques des déficiences cognitives et développer des stratégies de traitement ciblées.

Faits marquants:

  1. Phénomène répandu : Des changements significatifs dans le pH cérébral et les niveaux de lactate ont été observés dans 30 % des modèles animaux étudiés, suggérant un dysfonctionnement commun du métabolisme énergétique dans diverses affections neuropsychiatriques.
  2. Lien avec les troubles cognitifs : Des niveaux élevés de lactate étaient principalement associés à une mauvaise mémoire de travail, soulignant l’impact direct sur la fonction cognitive.
  3. Possibilité de nouveaux traitements : L’identification d’une altération du métabolisme énergétique cérébral comme phénotype diagnostique ouvre la voie à des approches thérapeutiques innovantes ciblant les déséquilibres métaboliques courants.

source: Université de santé Fujita

Un groupe de recherche collaboratif mondial composé de 131 chercheurs issus de 105 laboratoires répartis dans sept pays annonce un document de recherche révolutionnaire soumis à vie.

Intitulée « Une étude sur un modèle animal à grande échelle révèle une altération du pH et des niveaux de lactate dans le cerveau en tant qu'endotype diagnostique des troubles neuropsychiatriques impliquant des troubles cognitifs », l'étude identifie des dysfonctionnements dans le métabolisme énergétique cérébral conduisant à une altération du pH et des niveaux de lactate comme caractéristiques communes dans de nombreux modèles animaux de maladies neuropsychiatriques. et les troubles neurodégénératifs, tels que la déficience intellectuelle, les troubles du spectre autistique, la schizophrénie, le trouble bipolaire, les troubles dépressifs et la maladie d'Alzheimer.

À l’avant-garde de la recherche en neurosciences, le groupe de recherche met en évidence l’altération du métabolisme énergétique comme facteur clé dans de nombreux troubles neuropsychiatriques et neurodégénératifs. Bien que considérés comme controversés, des niveaux élevés de lactate et un faible pH qui en résulte sont également désormais suggérés comme une composante sous-jacente possible de ces maladies.

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Contrairement aux hypothèses précédentes liant ces changements à des facteurs externes tels que les médicaments, les résultats antérieurs du groupe de recherche suggèrent qu'ils pourraient être inhérents aux troubles.

Cette conclusion a été tirée de cinq modèles animaux de schizophrénie/troubles du développement, de trouble bipolaire et d'autisme, qui sont exemptés de tels facteurs de confusion.

Cependant, les recherches sur le pH cérébral et les niveaux de lactate dans des modèles animaux d’autres troubles neuropsychiatriques et neurologiques sont limitées. Jusqu’à présent, il n’était pas clair si de tels changements cérébraux étaient un phénomène courant.

De plus, la relation entre les modifications du pH cérébral, les niveaux de lactate et des anomalies comportementales spécifiques n’a pas été clairement définie.

Cette étude, incluant 109 souches/conditions de souris, de rats et de poussins, y compris des modèles animaux de troubles neuropsychiatriques, révèle que les modifications du pH cérébral et des niveaux de lactate sont une caractéristique commune dans une variété de modèles animaux de troubles, y compris la schizophrénie. , le trouble bipolaire et l'autisme, en plus des modèles de dépression, d'épilepsie et de maladie d'Alzheimer. Les enseignements importants de cette étude comprennent :

JE. Un phénomène commun à tous les troubles : environ 30 % des 109 espèces modèles animaux ont présenté des changements significatifs dans le pH cérébral et les niveaux de lactate, confirmant des changements généralisés dans le métabolisme énergétique cérébral dans diverses conditions neuropsychiatriques.

deuxièmement. Facteurs environnementaux comme cause : les modèles qui imitent la dépression causée par le stress, ainsi que les personnes atteintes de diabète ou de colite, qui présentent un risque élevé de développer une dépression, ont montré une diminution du pH cérébral et une augmentation des niveaux de lactate. Divers facteurs environnementaux acquis peuvent contribuer à ces changements.

Troisième. Lien avec les troubles cognitifs : une analyse complète intégrant des données de tests comportementaux révèle une relation dominante entre l'augmentation des niveaux de lactate cérébral et une mauvaise mémoire de travail, mettant en lumière un aspect du dysfonctionnement cognitif.

Quatrièmement. Confirmation dans un groupe indépendant : Ces associations, notamment entre des taux élevés de lactate cérébral et de mauvaises performances de la mémoire de travail, ont été validées dans un groupe indépendant de modèles animaux, renforçant les premiers résultats.

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Cinquième. Complexité du spectre autistique : des réponses variables ont été observées dans les modèles d'autisme, certains montrant une augmentation du pH et une diminution des niveaux de lactate, suggérant des sous-populations au sein du spectre autistique présentant divers modèles métaboliques.

« Il s’agit de la première et de la plus grande étude systématique visant à évaluer le pH cérébral et les niveaux de lactate sur une gamme de modèles animaux de troubles neuropsychiatriques et neurodégénératifs.

« Nos résultats pourraient jeter les bases de nouvelles approches pour développer une caractérisation diagnostique de divers troubles impliquant des troubles cognitifs », déclare le Dr Hideo Hagihara, auteur principal de l'étude.

« Cette recherche pourrait servir de point de départ vers l'identification de cibles thérapeutiques communes dans divers troubles neuropsychiatriques », explique le professeur Tsuyoshi Miyakawa, auteur correspondant.

« Les études futures se concentreront sur la découverte de stratégies de traitement efficaces sur divers modèles animaux présentant des altérations du pH cérébral. Cela pourrait grandement contribuer au développement de traitements sur mesure pour des sous-groupes de patients caractérisés par des altérations spécifiques du métabolisme énergétique cérébral. »

Dans cet article, les connaissances mécanistiques sur la diminution du pH et l’augmentation des niveaux de lactate restent insaisissables. Cependant, on sait que la production de lactate augmente en réponse à l’hyperactivité neuronale pour répondre à la demande énergétique, et les auteurs semblent croire que cela pourrait en être la cause sous-jacente.

À propos des neurosciences et de l'actualité de la recherche en neurosciences

auteur: Hisatsugu Koshimizu
source: Université de santé Fujita
communication: Hisatsugu Koshimizu – Université de santé Fujita
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Une étude à grande échelle sur des modèles animaux révèle une altération du pH cérébral et des niveaux de lactate comme endophénotype diagnostique des troubles neuropsychiatriques impliquant des troubles cognitifs.« Par Hideo Hagihara et al. eLife


un résumé

Une étude à grande échelle sur des modèles animaux révèle une altération du pH cérébral et des niveaux de lactate comme endophénotype diagnostique des troubles neuropsychiatriques impliquant des troubles cognitifs.

Des niveaux accrus de lactate, le produit final de la glycolyse, ont été proposés comme marqueur de substitution potentiel des changements métaboliques au cours de l'excitation neuronale. Ces changements dans les niveaux de lactate peuvent entraîner un faible pH cérébral, provoqué par des patients souffrant de divers troubles neuropsychiatriques.

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Nous avons précédemment démontré que de tels changements sont couramment observés dans cinq modèles murins de schizophrénie, de trouble bipolaire et d'autisme, suggérant un phénotype commun entre ces troubles plutôt que de simples effets induits par des médicaments ou des réfractaires.

Cependant, les recherches sur ce phénomène dans les modèles animaux sont encore limitées, ce qui rend incertaine sa généralité dans d’autres modèles animaux de maladies. De plus, la relation entre les modifications des taux de lactate dans le cerveau et des anomalies comportementales spécifiques reste floue.

Pour combler ces lacunes, le projet International Consortium Brain pH a étudié le pH cérébral et les niveaux de lactate chez 109 souches/conditions de 2 294 animaux avec d'autres manipulations génétiques et expérimentales liées aux troubles neuropsychiatriques.

Une analyse systématique a révélé qu'une diminution du pH cérébral et une augmentation des taux de lactate étaient des caractéristiques communes observées dans plusieurs modèles de dépression, d'épilepsie, de maladie d'Alzheimer et dans certains modèles supplémentaires de schizophrénie.

Alors que certains modèles d'autisme ont également montré une diminution du pH et une augmentation des niveaux de lactate, d'autres modèles ont montré la tendance opposée, ce qui peut refléter des sous-populations au sein du spectre autistique.

De plus, à l’aide d’une vaste batterie de tests comportementaux, une analyse de prédiction multivariée à validation croisée a montré qu’une mauvaise performance de la mémoire de travail était principalement associée à une augmentation des niveaux de lactate dans le cerveau. Il est important de noter que cette association a été confirmée dans un ensemble indépendant de modèles animaux.

Collectivement, ces résultats suggèrent qu'une altération du pH cérébral et des taux de lactate, qui peuvent être attribuées à un équilibre excitation/inhibition dérégulé, peuvent servir d'endophénotypes diagnostiques de troubles neuropsychiatriques débilitants caractérisés par des troubles cognitifs, quelle que soit leur nature bénéfique ou nocive.

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