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Posté par Adrien le Mercredi 07/10/2015 à 00:00
Le glutamate, une nourriture indispensable au cerveau
Le glutamate est un acide aminé aux fonctions très diverses: dans le pancréas, il module l'activité des cellules ?-pancréatiques, responsables de la production d'insuline, alors que dans le cerveau, c'est en tant que neurotransmetteur excitateur qu'il est connu. Depuis quelques années, on le soupçonne de jouer un rôle plus important dans le fonctionnement cérébral. En découvrant comment le glutamate est utilisé par le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) pour lui fournir de l'énergie, des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE) confirment aujourd'hui cette hypothèse et mettent en lumière des liens inattendus avec le reste du corps. Une découverte à lire dans la revue Cell Reports.

Contrairement aux autres organes, le cerveau ne peut pas puiser son énergie des lipides, une ressource énergétique pourtant présente en abondance dans le corps. La barrière hématoencéphalique, qui le protège des agents pathogènes et des toxines circulant dans le sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain adulte est...), limite en effet leur passage. De plus, si la plupart des organes du corps humains ont la possibilité de stocker du glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.) en augmentant leur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...), le cerveau, prisonnier des os crâniens, ne peut jouer sur ces variations de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.). Incapable de stocker son alimentation, il dépend en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel du sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le...) fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus...) par le reste du corps. Cette distribution d'énergie est gérée par le foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie supérieure du creux épigastrique puis atteint l'hyponcondre et qui...).

L'équipe de Pierre Maechler, professeur à la Faculté de médecine de l'UNIGE, s'est alors intéressée au glutamate afin de vérifier si cet acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) aminé pouvait constituer une source énergétique pour le cerveau. Pour ce faire, les chercheurs ont analysé le rôle de l'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les...) glutamate déshydrogénase dans l'encéphale. Sous forme mutante, cette enzyme, codée par le gène Glud1, est en effet responsable d'un syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible de présenter lors de certaines maladies, ou bien dans des circonstances cliniques...) d'hyperinsulinémie congénitale, une maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) très sévère affectant à la fois le pancréas, en perturbant la fabrication d'insuline (L'insuline (du latin insula, île) est une hormone peptidique sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans du...), le foie et le cerveau. Les individus touchés par ce syndrome souffrent alors d'un retard mental et ont un risque élevé d'épilepsie. « Nous avons supprimé le gène Glud1 dans le cerveau de souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de...). En l'absence du glutamate déshydrogénase, nous avons observé que le cerveau n'était plus capable de transformer le glutamate en énergie, bien que l'acide aminé soit présent dans le cerveau», explique Melis Karaca, première auteure de cette étude.

Priorité au cerveau

Dépourvu de l'énergie fournie par le glutamate cérébral, le cerveau envoie des signaux au foie afin de réquisitionner une part plus importante de glucose et ce, au détriment du reste du corps. C'est pourquoi les souris transgéniques présentaient également un déficit de croissance et une atrophie musculaire. « Cela montre bien à quel point (Graphie) le cerveau travaille en flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...)...) tendu et que chaque pourcent de ressource énergétique est indispensable à son bon fonctionnement », souligne le professeur Pierre Maechler. « Si une partie de cette énergie disparaît, le cerveau se sert en premier et tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) l'organisme en pâtit. Le foie doit alors refaire du glucose en piochant dans les protéines musculaires, ce qui entraîne une fonte de la musculature. Savoir que le cerveau utilise du glutamate comme ressource énergétique nous permet désormais de réfléchir à d'autres manières de pallier un éventuel déficit.»

Les scientifiques suspectent aussi une corrélation entre le gène Glud1 et certaines maladies neurodéveloppementales, en particulier l'épilepsie et la schizophrénie. Ils poursuivent à présent leurs recherches en introduisant dans des souris la même mutation de Glud1 que celle détectée chez des patients épileptiques. Parallèlement, un autre groupe de collaborateurs se penche sur des patients schizophrènes afin d'évaluer la manière dont leur cerveau utilise le glutamate.

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Source: UNIGE - Université de Genève