« Ce sucre pénètre dans l’hippocampe, et il ne devrait pas y être », a déclaré Robert Linhardt, professeur de biocatalyse et d’ingénierie métabolique à l’Institut polytechnique Rensselaer, et auteur principal de l’étude. « Nous pensons en fait que cela recâble la mémoire dans l’hippocampe, et cela provoque une perte de mémoire. Les circuits neuronaux sont perturbés ou cassés ou connectés de la mauvaise manière. »

L’étude est le dernier résultat d’un partenariat de six ans entre Linhardt et le Dr Eric Schmidt, expert en septicémie et professeur adjoint au département de médecine de l’Université du Colorado à Denver.

La septicémie est une infection systémique du corps. Un tiers des patients admis dans les hôpitaux avec une septicémie subissent un choc septique. Parmi ceux-ci, la moitié mourra. Dans une étude de 2016 publiée dans l’American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, une équipe comprenant Schmidt et Linhardt a mis au point un test simple mais précis pour déterminer si les patients en état de choc septique se rétabliraient ou mourraient.

Le test utilise un échantillon d’urine pour vérifier les concentrations d’un type de sucre – les glycosaminoglycanes – qui recouvrent habituellement les cellules tapissant les vaisseaux sanguins et d’autres surfaces à l’intérieur du corps. En cas de choc septique, le corps rejette des fragments de ces sucres, et l’équipe a constaté que des concentrations plus élevées présagent la mort. Le test est utilisé en milieu clinique, et l’aperçu a aidé les médecins à rechercher des thérapies plus efficaces.

Leur étape suivante a testé s’il existe un lien entre les sucres et le vieillissement mental associés au choc septique. Des recherches publiées dans l’édition de février du Journal of Clinical Investigations ont montré que, lors d’un choc septique, des fragments de sulfate d’héparane de sucre ont traversé la barrière hémato-encéphalique et sont entrés dans l’hippocampe, une région du cerveau critique pour la mémoire et la fonction cognitive. Les preuves ont indiqué que le sulfate d’héparane pourrait se lier au facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF), qui est essentiel à la potentialisation à long terme de l’hippocampe, un processus responsable de la formation de la mémoire spatiale. Les chercheurs ont également constaté que la présence d’un sulfate d’héparane enrichi dans le plasma sanguin de patients septiques lors de leur admission dans une unité de soins intensifs prédisait une déficience cognitive détectée 14 jours après la sortie.

Pour être sûr, les chercheurs ont voulu voir le sulfate d’héparane pénétrer dans l’hippocampe et se lier au BDNF. La nouvelle étude dans PNAS montre exactement cela. Pour suivre le sulfate d’héparane dans le cerveau dans une mer d’autres sucres se déplaçant dans la circulation sanguine, l’équipe de Linhardt a dû synthétiser du sulfate d’héparane étiqueté avec un isotope de carbone stable, qui, contrairement à de nombreuses autres méthodes de marquage, est totalement sûr et identique au sucre naturel. Il leur a fallu deux ans pour comprendre comment le faire.

Ensuite, ils ont mis leur hypothèse à l’épreuve. Chez des souris en bonne santé, 100% de l’héparane sulfaté marqué a été excrété dans l’urine en 20 minutes, et aucun n’est jamais entré dans le cerveau. Mais chez des souris septiques, les chercheurs ont trouvé une petite quantité de sulfate d’héparane marqué dans la région de l’hippocampe du cerveau.

« Maintenant que nous connaissons la cause des dommages cognitifs lors d’un choc septique, cela nous donne une cible claire pour un traitement médicamenteux: quelque chose qui se lie au sucre et l’efface, ou une enzyme qui le convertit en quelque chose qui n’altérera pas la fonction cognitive », a déclaré Linhardt.  » C’est une avancée importante, et nous sommes ravis de l’histoire qui se déroule. »