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Capteurs d’oxygène spinaux – SOS – capteurs critiques lorsque le corps a peu ou pas d’oxygène

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Des chercheurs de l’Université de Calgary ont identifié un nouveau mécanisme de détection d’oxygène dans une petite population de neurones de la moelle épinière capables de protéger le cerveau et d’autres organes vitaux d’un manque d’oxygène (hypoxie). À mesure que l’oxygénation du sang diminue, les mammifères développent une réponse cardiorespiratoire et donnent la priorité à l’apport d’oxygène aux organes vitaux. L’équipe a découvert que le coup de pouce de cette réponse de sauvetage était les capteurs d’oxygène spinaux (SOS) qui déclenchent l’activation du système nerveux sympathique et respiratoire.

« Comprendre comment le système nerveux central régule l’apport d’oxygène est d’une importance scientifique et médicale considérable », a déclaré le Dr Nicole Barioni, Ph.D., premier auteur de l’étude. « L’hypoxie peut entraîner un déclin cognitif, des troubles de la mémoire et, dans des circonstances extrêmes telles qu’une crise cardiaque, un accident vasculaire cérébral ou le syndrome de mort subite du nourrisson (SMSN), peut être fatale. »

L’étude, publiée dans Avancées scientifiques, est le premier à démontrer définitivement l’existence de capteurs d’oxygène spinaux. Le résultat de huit années de recherche par Barioni et le chercheur principal, le Dr Richard Wilson, Ph.D.

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« Ce qui a commencé par une expérience de fin de soirée en laboratoire avec des amis et une découverte surprise après la pizza s’est transformé en un projet scientifique international épique de plusieurs années pour déterminer le mécanisme. Sans l’énergie et le génie infatigables de Nicole et du reste de l’équipe , cette contribution importante n’aurait pas été possible », déclare Wilson.

En raison de la manière unique dont les SOS fonctionnent, ils sont conçus pour jouer un rôle important dans la régulation physiologique à grande échelle de la santé, des maladies chroniques, des lésions de la moelle épinière et des crises cardiorespiratoires.

L’étude suggère que le SOS utilise un nouveau mécanisme de détection d’oxygène impliquant deux enzymes dépendantes de l’oxygène de type yin et yang. Ces enzymes entrent en compétition pour les mêmes molécules. Lorsque l’oxygène est abondant, une enzyme gagne. Ce n’est que lorsque l’oxygène diminue que l’autre enzyme prend le relais, utilisant l’oxygène restant pour générer des facteurs de signalisation. Ces facteurs de signalisation activent alors une cascade d’événements conduisant à l’excitation neuronale et à l’activation sympathique.

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« Contrairement aux réseaux neuronaux du tronc cérébral contrôlant la respiration, qui sont largement supprimés par l’hypoxie aiguë, les réseaux sympathiques sont fortement excités », explique Wilson, « Avant cette étude identifiant les capteurs, la manière dont ces réseaux sympathiques fonctionnent avec peu ou pas d’oxygène n’était pas bien compris. »

En utilisant plusieurs nouvelles approches expérimentales qui isolent différentes parties du système nerveux des rongeurs pour tester les réponses physiologiques aux niveaux d’oxygène de la moelle épinière, cette étude détermine que le SOS contribue à l’activation sympathique et, dans des circonstances extrêmes, est essentiel pour les réflexes d’auto-réanimation.


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