Bioénergétique : Libre accès

Abstrait

Le métabolisme du N-acétylaspartate sous-tend les unités structurelles et fonctionnelles du cerveau des vertébrés : une justification bioénergétique pour les observations cliniques des changements dans le biomarqueur neuronal « NAA » dans de nombreux troubles cérébraux humains

Morris H. Baslow et Alessandro P. Burlina

L’« unité structurelle » du cerveau des vertébrés a été identifiée comme une unité multicellulaire, formée d’un seul neurone et d’au moins une de ses cellules chaperonnes macrogliales et endothéliales vasculaires associées, qui présente la plupart des propriétés fondamentales d’un cerveau. Ces propriétés comprennent ses codes génétiques, ses associations cellulaires, ses mécanismes de codage de l’information neuronale et son « système d’exploitation », un mécanisme d’approvisionnement en énergie homéostatique qui permet aux neurones de communiquer en permanence avec d’autres neurones, quelles que soient les demandes bioénergétiques imposées au réseau neuronal dans n’importe quelle partie du cerveau à tout moment. Une unité structurelle est définie par trois types de cellules nécessaires au métabolisme tricellulaire unique du N-acétylaspartate (NAA) et du N-acétylaspartylglutamate (NAAG), notamment les neurones, les oligodendrocytes et les astrocytes, et par leurs rôles physiologiques opérant dans un domaine à quatre cellules qui comprend également les cellules endothéliales vasculaires. Une « unité fonctionnelle » du cerveau est une entité à deux neurones, définie par le nombre minimum de neurones requis pour une communication intercellulaire rapide. Ainsi, chaque unité fonctionnelle est formée par le processus de synaptogenèse à partir de deux unités structurelles à neurone unique et représente la plus petite unité qui présente toutes les propriétés de signalisation de base présentes dans un cerveau complexe. Ces propriétés incluent tous les mécanismes de connectivité neuronale, de stockage d'informations et de signalisation. Étant donné qu'une unité structurelle est définie par le métabolisme intercellulaire et la physiologie NAA et NAAG, et que deux unités structurelles forment une unité fonctionnelle, le système NAA-NAAG est intimement associé à toutes les activités cérébrales normales ainsi qu'à tous les troubles cérébraux. Dans cette revue, les unités structurelles et fonctionnelles hiérarchiques du cerveau sont décrites. En outre, une justification bioénergétique de l'utilisation du système métabolique NAA-NAAG comme biomarqueur de l'abondance et/ou de la viabilité neuronale est présentée, et des exemples de certaines maladies humaines qui peuvent être attribuées à une interférence avec un ou plusieurs composants des unités structurelles ou fonctionnelles sont fournis.