Un « transfert de mitochondries » dans les nerfs pourrait soulager la douleur chronique, selon les premières études

Fournir aux nerfs un nouvel apport de mitochondries pourrait réduire les douleurs nerveuses chroniques, suggère une nouvelle étude.

La recherche, menée avec des cellules de souris, des souris vivantes et des tissus humains, révèle un rôle jusqu’alors méconnu des mitochondries, les centrales électriques des cellules. Cela montre que les cellules de soutien du système nerveux peuvent acheminer les mitochondries vers les nerfs qui répondent à la pression, à la température et à la douleur. Mais des problèmes liés à ce processus d’expédition peuvent épuiser les réserves d’énergie des nerfs, provoquant ainsi un dysfonctionnement.

Alors que les nerfs envoient normalement un signal au cerveau en réponse à un stimulus, les nerfs dysfonctionnels « se déclenchent parfois spontanément, même sans stimulation », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Ru-Rong Jidirecteur du Centre de médecine translationnelle de la douleur de la Duke University School of Medicine et professeur d’anesthésiologie et de neurobiologie.

« Cela entraînera une douleur chronique et entraînera également une neurodégénérescence », a déclaré Ji à Live Science, « car si vous tirez comme un fou, ce neurone finira probablement par dégénérer. »

La nouvelle étude, publiée mercredi 7 janvier dans la revue Natureindique de nouvelles façons potentielles de prévenir cette dégradation neuronale – et une stratégie pourrait impliquer le transfert de mitochondries directement dans les nerfs.

Des mitochondries fraîches réduisent la douleur

La recherche s’est concentrée sur les cellules gliales satellites, des cellules uniques qui s’enroulent physiquement autour des « racines » des cellules nerveuses situées près de la moelle épinière. Les corps de ces cellules nerveuses se regroupent près de la colonne vertébrale et, à partir de chaque groupe, des faisceaux de longues fibres s’étendent vers différentes parties du corps, de la tête aux pieds. Le plus long de ces faisceaux de fibres appartient au nerf sciatique, qui mesure un peu plus de 1 mètre de long.

La longueur même des fibres pose un « véritable défi », car pour qu’un nerf fonctionne correctement, les mitochondries fabriquées dans la racine du nerf doivent descendre jusqu’à l’extrémité de chaque fibre, ce qui en soi nécessite de l’énergie, a déclaré Ji. Cela soulève la question de savoir comment les nerfs maintiennent cette chaîne d’approvisionnement gourmande en énergie.

Les scientifiques pensaient autrefois que les cellules devaient fabriquer toutes leurs propres mitochondries, mais ces dernières années, ils ont découvert des preuves selon lesquelles les cellules échangent leurs mitochondries. Cela peut se produire entre cellules du même type ou entre des cellules de types différents, comme entre un cellule souche et cellule immunitairePar exemple. Pour faciliter l’échange, les cellules construisent de minuscules structures appelées nanotubes tunneliers à travers lesquelles les mitochondries peuvent se déplacer, comme des boules de crachat glissant d’une extrémité d’une paille à l’autre.

Ji et son équipe se sont demandés si les cellules gliales satellites pourraient envoyer des mitochondries aux cellules nerveuses qu’elles encerclent – ​​et il s’avère que c’est possible.

« Nous démontrons que ces cellules étendent réellement ces nanotubes tunnel pour les délivrer dans les mitochondries. Cette (découverte) est unique dans cette étude », a déclaré Ji.

Dans une série d’expériences avec des cellules de souris et des tissus humains, les chercheurs ont pris des instantanés des minuscules tubes qui se formaient entre les cellules gliales et les cellules nerveuses, notant des « renflements » distincts qui apparaissaient dans les tubes lorsque les matériaux les traversaient. En collant une étiquette fluorescente sur les mitochondries, ils ont pu suivre les cas dans lesquels les centrales électriques des cellules gliales se sont frayées un chemin dans les nerfs.

Les nanotubes étaient des structures transitoires qui se dégradaient peu de temps après la fin d’un transfert donné. Des expériences ont montré qu’une protéine appelée MYO10 était essentiel à la construction des tubes, aidant à les étendre hors de la glie. Mais en outre, les mitochondries pouvaient parfois être transférées sans les tubes, soit à l’intérieur de minuscules bulles libérées par les cellules gliales, soit à travers des canaux spéciaux formés entre les membranes des cellules du donneur et du receveur.

Chez des souris de laboratoire en bonne santé, les chercheurs ont découvert que la perturbation de ces différents modes de transport des mitochondries rendait les souris plus sensibles à la douleur. C’est parce que cela a provoqué des dommages aux nerfs et les a fait fonctionner anormalement.

Ils ont également examiné des souris présentant divers types de lésions nerveuses, dues par exemple à une exposition à des médicaments de chimiothérapie ou au diabète. Ces conditions neurologiques ont également perturbé dans une certaine mesure l’échange mitochondrial entre les cellules gliales, ce qui a contribué aux douleurs nerveuses chez les souris de laboratoire. Le transfert de cellules gliales saines chez les souris a cependant atténué la douleur en leur fournissant une nouvelle source de mitochondries saines.

Une nouvelle vision sur la glie

Notamment, les lésions nerveuses causées par le diabète et la chimiothérapie ont tendance à toucher plus durement les fibres nerveuses les plus petites, tandis que les fibres moyennes et grandes montrent plus de résilience. Dans les expériences de l’équipe, ils ont découvert que les fibres nerveuses les plus grosses semblaient recevoir un volume plus élevé de mitochondries provenant des cellules gliales, tandis que les petites fibres en recevaient moins en comparaison. En bref, il semble que les cellules gliales aient une « préférence » pour prêter leurs mitochondries à des fibres plus grosses, écrivent les auteurs de l’étude.

« Cela reste une énigme. Nous ne savons pas pourquoi c’est le cas », a déclaré Ji. Néanmoins, cela pourrait commencer à expliquer pourquoi les petites fibres sont plus vulnérables aux dommages dans ces conditions, déclenchant des symptômes d’engourdissement, de picotements douloureux ou de brûlure dans les pieds et les mains.

Des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement comment les mitochondries sont transportées des cellules gliales vers les cellules nerveuses en cas de santé ou de maladie. Cette recherche fondamentale pourrait ouvrir la voie à de futurs traitements contre les douleurs nerveuses, pense l’équipe. En théorie, les traitements pourraient viser à stimuler l’activité des cellules gliales satellites, afin qu’elles produisent et transfèrent davantage de mitochondries.

Ou bien, les mitochondries pourraient être récoltées à partir de cellules cultivées en laboratoire, purifiées, puis injectées directement dans les nerfs à titre de traitement, a-t-il ajouté.

Historiquement, les cellules gliales étaient uniquement considérées comme le ciment du système nerveux, fournissant un soutien structurel aux neurones en les liant entre elles. Mais les scientifiques ont depuis découvert que les cellules gliales sont impliquées dans des processus que l’on croyait autrefois gérés uniquement par les neurones, comme la mémoire. Et la nouvelle étude suggère que les cellules gliales pourraient en fait être physiquement connectées aux réseaux neuronaux, a déclaré Ji.

« S’ils peuvent transporter des mitochondries, un si gros organite, dans ce tube, alors vous pouvez transporter bien d’autres choses, n’est-ce pas ? » suggéra-t-il. « Cela signifie que les neurones et les cellules gliales sont beaucoup plus connectés que nous le pensions. »