Influence des Acides Gras Poly-Insaturés n-3 (oméga3) sur les intéractions Neurones/Astrocytes au cours du vieillissement cérébral : aspects cognitifs et cellulaires

Impact of omega 3 fatty acids on the interaction between astrocyte and neurone during brain aging : cognitive and cellular aspects

• Auteur / Autrice : Alizée Latour
• Direction : Isabelle Denis, Sylvie Vancassel, Jean-Marie Billard 1959-....
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 06/06/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de la recherche agronomique (France). Nutrition et Régulation Lipidique des Fonctions Cérébrales, NuReLiCe (Jouy-en-Josas, Yvelines)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Daniel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Denis, Hervé Daniel, Jean-Pierre Mothet, Lionel Brétillon, Claire-Marie Vacher, Fabienne Aujard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Pierre Mothet, Lionel Brétillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cerveau -- Vieillissement

Acides gras oméga-3

Astrocytes

Mots clés libres

Astrocyte

Synapse glutamatergique

Hippocampe

Vieillissement

AGPI n-3

Astrocyte

Glumatergic synapse

Hippocampus

Aging

N-3 PUFA

Résumé

Un statut pauvre en Acides Gras Poly-Insaturés ω3 (AGPI ω3), favorisé par une alimentation occidentale comportant un faible ratio en ω3/ω6, semble contribuer au déclin cognitif chez les personnes âgées, mais les mécanismes cellulaires impactés sont encore mal connus. Nous avons donc étudié l’influence du statut en ω3 sur l’évolution de la neurotransmission glutamatergique et des fonctions astrocytaires au cours du vieillissement dans l’hippocampe de rats. Ces processus sont impliqués dans la formation de la mémoire et leurs dérégulations participent aux dommages cérébraux conduisant au déclin cognitif. Nous avons comparé 6 groupes de rats agés de 6 et 22 mois nourris avec un régime déficient en ω3, équilibré en ω3/ω6 ou supplémenté en ω3 (huile de poisson) : Jeunes équilibrés (JEq), déficients (JDef) ou supplémentés (JSup) et Agés équilibrés (AEq), déficients (ADef) ou supplémentés (ASup). Nous avons évalué l’efficacité synaptique et la plasticité (enregistrements électrophysiologiques), les fonctions astrocytaires (capture de glutamate et expression de la GFAP), les marqueurs neuronaux (transporteurs et récepteurs du glutamate), les capacités cognitives (Openfield et Labyrinthe de Barnes) et analysé la composition lipidique cérébrale. Les manipulations nutritionnelles d’apport en ω3 modifient efficacement l’incorporation de l’acide docosahexaénoïque (DHA, principale ω3 des membranes cellulaires) dans le cerveau (-50% deficient vs équilibré, +10% supplementé vs équilibré). Le vieillissement induit une diminution de 35% de l’efficacité synaptique en raison d’une baisse de la libération de glutamate pré-synatique, et une diminution de 30% de la capture de glutamate associé à une astrogliose conséquente (+100% GFAP). La déficience en ω3 acentue les effets du vieillissement (rats ADef vs AEq: -35% efficacité synaptique, -15% capture de glutamate, +30% GFAP). Al’inverse, la supplémentation en ω3 améliore l’efficacité synaptique (rats ASup vs AEq +25%) et semble inhiber l’astrogliose chez le rat âgé (ASup vs JEq : pas de modification de la GFAP). Les tests comportementaux montrent que le vieillissement a des effets plus marqués chez les déficients en ω3 et au contraire atténués chez les supplémentés. Nos résultats révèlent des altérations de la synapse glutamatergique de l’hippocampe au cours du vieillissement aggravées par la déficience en ω3 et atténuées par la supplémentation en ω3. Afin d’évaluer l’influence du statut en ω3 sur l’activation astrocytaire, des modèles in vitro d’astrocytes « âgés » et « activés » par des cytokines inflammatoires dont l’augmentation à bas bruit est caractéristique du vieillissement cérébral, ont été développés.

A poor ω3 polyunsaturated fatty acids (ω3 PUFA) status, favored by the low ω3/ω6 ratio in western diets, seems to contribute to cognitive decline in the elderly, but mechanistic evidence is lacking. We therefore explored the impact of ω3 status on the evolution of glutamatergic transmission and astrocytic functions in the hippocampus during ageing in rats. These processes are involved in memory formation and their dysregulation participates to the age-related brain damage leading to cognitive decline. We have compared 6 groups of rats aged 6 to 22 months fed ω3-deficient, ω3/ω6-balanced, or ω3 (fish oil) supplemented diets: Young ω3 Balanced (YB), Deficient (YD) or Supplemented (YS), and Old ω3 Balanced (OB), Deficient (OD) or Supplemented (OS) rats. We have evaluated synaptic efficacy and plasticity (electrophysiological recording), astroglial regulations (glutamate uptake and GFAP expression), neuronal markers (glutamate transporters and receptors), cognitive abilities (Barnes maze and Openfield) and analyzed brain fatty acids composition. Dietary modulation of ω3 intakes efficiently modified the incorporation of docosahexaenoic acid (DHA, the main ω3 in cell membranes) in brain (-50% deficient vs balanced, +10% supplemented vs balanced). Ageing induced a 35% reduction of synaptic efficacy due to decreased pre-synaptic glutamate release, and a 30% decrease in the astroglial glutamate uptake associated to a marked astrogliosis (+100% GFAP). ω3 deficiency further decreased these hallmarks of ageing (OD vs OB rats: -35% synaptic efficacy, -15% glutamate uptake, +30% GFAP). On the opposite, ω3 supplementation increased synaptic efficacy (+25% OS vs OD) and seems to abolish astrogliosis (OS vs YS : no change in GFAP). Behavioural tests showed some increased effects of age in deficient rats and attenuated effects in supplemented ones. Our results characterize some specific age-related alterations of the glutamatergic synapse in the hippocampus that are aggravated by a dietary deficit in ω3 and attenuated by ω3 supplementation. In order to explore ω3 status on astrocytic activation, in vitro models of “old” astrocytes and “activated” by inflammatory cytokines which characterize the low-grade inflammation in brain aging, have been developed.