Comment le cerveau se débarrasse de ses déchets

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Le cerveau est comme n’importe quel autre organe, il consomme beaucoup d’énergie – sous forme de sucre – et produit des déchets qui doivent d’une manière ou d’une autre être éliminés. Or le cerveau est supposé être protégé par ce que l’on a coutume d’appeler la barrière méningée, mais ce n’est pas aussi simple qu’on peut le croire. Le cerveau baigne dans le liquide céphalo-rachidien contenu par les méninges, ces enveloppes qui isolent l’ensemble cerveau-bulbe rachidien-moëlle épinière du reste du corps. Le sang irrigue le cerveau et le postulat anatomique voudrait que ce soit une sorte de circuit fermé évitant au cerveau tout contact avec le reste du corps. Dans ces conditions on imagine mal comment l’ensemble pourrait se débarrasser de ses déchets en autorisant le transport dans un sens et non dans l’autre. Et pourtant l’organisation du cerveau doit permettre cet échange sinon il ne pourrait pas survivre très longtemps, un peu comme on ne survit pas si les reins ne peuvent plus exercer le fonction de purification du sang. Toutes les études entreprises jusqu’à présent sur le cerveau ont été faites à partir de coupes du tissu évidemment mort et donc non fonctionnel. Les physiologistes n’ont jamais vraiment pu mettre en évidence le mécanisme intime de cette élimination des déchets qu’engendre le fonctionnement normal du cerveau. C’est grâce aux progrès récents de l’imagerie fonctionnelle qu’on a enfin pu mettre en évidence ce qui se passait réellement au niveau des échanges entre le cerveau et la circulation sanguine cérébrale. Le cerveau est un organe particulièrement bien vascularisé et l’architecture générale est assurée par un ensemble de cellules dites astrocytes qui constituent la glie, elle-même irriguée en permanence par le liquide céphalo-rachidien. Pour bien comprendre comment les choses fonctionnent on peut faire une comparaison. Certaines araignées tissent une toile en trois dimensions entre plusieurs branches d’un arbuste pour mieux leurrer leur proie. On peut imaginer que les fils de la toile sont les neurones interconnectés et entre les fils il y a naturellement de l’air, mais dans le cerveau, tout cet espace enter-neuronal est constitué par la glie elle-même structurée par les astrocytes, le tout formant un ensemble poreux baigné par le liquide céphalo-rachidien (LCR). Or les vaisseaux et les capillaires sanguins se trouvent en contact direct avec le liquide céphalo-rachidien et on ne voit pas comment il n’y aurait pas un échange dans les deux sens entre le LCR et le sang. Par imagerie fonctionnelle dite à deux photons (pour ceux qui sont intéressés voici le lien Wiki : http://en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_excitation_microscopy ) une équipe de biologistes du Rochester University Medical Center a montré que les vaisseaux sanguins étaient enrobés dans une sorte de tunnel de cellules gliales comme si la glie était structurée pour former un système lymphatique propre au cerveau. Cette organisation a d’ailleurs été appelée « système glymphatique » et il n’y a rien de mieux qu’une photo pour illustrer cette découverte.

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Le premier cliché (crédit J.Iliff, M.Nedergaard, AAAS ) montre comment le tissu cérébral est organisé et comment les échanges se font entre les astrocytes (en vert) et les neurones (sonde fluorescente violette) et le deuxième cliché (crédit University of Rochester Medical Center) montre un vaisseau sanguin (en rouge) littéralement entouré par un manchon spécialisé de glie (sonde fluorescente verte) formant comme une deuxième paroi pour faciliter les échanges entre LCR et circulation sanguine veineuse capillaire. Ces travaux ont été réalisés sur des cerveaux de souris mais la remarquable identité de structure entre le cerveau des souris et le cerveau humain permet d’affirmer qu’il en est ainsi chez l’homme. Si ce système sophistiqué d’épuration fonctionne moins bien, alors le cerveau accumule des déchets comme par exemple la protéine beta amyloïde dans le cas de la maladie d’Alzheimer. Cette découvert du système « glymphatique » constitue une approche nouvelle dans la compréhension des désordres neurologiques.  

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