Une étude découvre un lien direct entre le cerveau et son environnement

Dans une étude récente sur le système d’élimination des déchets cérébraux, des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis, en collaboration avec des chercheurs de l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux (NINDS), qui fait partie du National Institute of Health (NIH), ont découvert un connexion directe entre le cerveau et sa solide enveloppe protectrice, la dure-mère. Ces composés peuvent provoquer l’évacuation des déchets liquides du cerveau tout en exposant simultanément le cerveau aux cellules immunitaires et à d’autres signaux provenant de la dure-mère. Cela remet en question l’idée reçue selon laquelle le cerveau est isolé de son environnement par une série de barrières protectrices, le protégeant des produits chimiques et des toxines dangereux qui se cachent dans l’environnement.

Les liquides résiduaires pénètrent dans le corps par le cerveau, de la même manière que les eaux usées quittent nos maisons. Dans cette étude, nous avons posé la question suivante : « Que se passe-t-il lorsque les « tuyaux d’évacuation » quittent la « maison » – en l’occurrence le cerveau – et se connectent au système d’égouts urbains à l’intérieur du corps ?

Daniel S. Reich, MD, Ph.D. par NINDS

Le groupe de Reich a collaboré avec le laboratoire de Jonathan Kipnis, Ph.D., professeur à l’Université Washington de Saint-Louis.

Le laboratoire de Reich a utilisé l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à haute résolution pour observer la connexion entre le cerveau et le système lymphatique du corps chez l’homme. Pendant ce temps, le groupe de Kipnis a utilisé indépendamment des cellules vivantes et d’autres techniques d’imagerie cérébrale microscopique pour étudier ces systèmes chez la souris.

À l’aide de l’IRM, les chercheurs ont scanné le cerveau d’un groupe de volontaires sains à qui on avait injecté du gadobutrol, un colorant magnétique utilisé pour visualiser les perturbations de la barrière hémato-encéphalique ou d’autres types de lésions des vaisseaux sanguins. On sait que les grosses veines traversent la barrière arachnoïdienne et évacuent le sang du cerveau, ce qui était clairement visible sur les IRM. Au fur et à mesure que l’analyse progressait, un anneau de colorant est apparu autour de ces grosses veines qui s’est lentement développé avec le temps, ce qui suggère que du liquide pourrait traverser l’espace autour de ces grosses veines, où il pénètre dans la dure-mère en traversant le tapis arachnoïdien.

Le laboratoire de Kipnis a fait des observations similaires chez la souris. Son groupe a injecté à des souris des molécules électroluminescentes. Comme dans les expériences d’IRM, il a été observé que le liquide contenant ces molécules électroluminescentes traversait la barrière arachnoïdienne, à travers laquelle passent les vaisseaux sanguins.

Ensemble, les laboratoires ont découvert un « brassard » de cellules qui entoure les vaisseaux sanguins lors de leur voyage dans l’espace arachnoïdien. Ces zones, qu’ils ont appelées points de sortie de la manchette arachnoïdienne (ACE), semblent fonctionner comme des zones où le liquide, les molécules et même certaines cellules peuvent passer du cerveau à la dure-mère et vice versa, sans que les deux fluides puissent se mélanger complètement. Dans certaines maladies, comme la maladie d’Alzheimer, une mauvaise élimination des déchets peut provoquer une accumulation de protéines pathogènes. Kipnis a poursuivi l’analogie avec les égouts et a expliqué la connexion possible aux points ACE :

“Si votre évier est bouché, vous pouvez retirer l’eau de l’évier ou réparer le robinet, mais en fin de compte, vous devez réparer le drain”, a-t-il déclaré. « Dans le cerveau, les blocages aux points ACE peuvent empêcher les déchets de s’échapper. Si nous pouvons trouver un moyen d’éliminer ces blocages, nous pourrons peut-être protéger le cerveau.

L’une des implications des points ACE est qu’il s’agit de zones dans lesquelles le système immunitaire peut être exposé aux changements cérébraux et y répondre. Comme pour les souris dans le laboratoire du Dr. Kipnis, une maladie dans laquelle le système immunitaire attaque la myéline du cerveau et de la moelle épinière, des cellules immunitaires peuvent être observées autour des points ACE et même entre la paroi des vaisseaux sanguins et les cellules du brassard ; Au fil du temps, cela a conduit à une dégradation du point ACE lui-même. Lorsque la capacité des cellules immunitaires à interagir directement avec les points ACE a été bloquée, la gravité de l’infection a été réduite.

“Le système immunitaire utilise des molécules pour communiquer qui passent du cerveau à la dure-mère”, a déclaré Kipnis. “Ce croisement doit être strictement réglementé, sinon il pourrait y avoir des effets néfastes sur les fonctions cérébrales.”

Reich et son équipe ont également observé un lien intéressant entre l’âge des participants et la perte de points ACE. Chez les participants plus âgés, davantage de colorant s’est infiltré dans le liquide environnant et dans l’espace autour des vaisseaux sanguins.

“Cela pourrait indiquer un lent déclin des points ACE à mesure que nous vieillissons”, a déclaré Reich, “et cela pourrait être une conséquence du fait que le cerveau et le système immunitaire sont désormais capables d’interagir d’une manière qu’ils ne devraient pas”.

Le lien avec le vieillissement et la perturbation de la barrière séparant le cerveau du système immunitaire correspond aux observations réalisées chez des souris vieillissantes et dans des maladies auto-immunes telles que la sclérose en plaques. Cette connexion nouvellement découverte entre le cerveau et le système immunitaire pourrait également expliquer pourquoi notre risque de développer des maladies neurodégénératives augmente avec l’âge. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ce lien.

Cette étude a été soutenue par le programme de recherche intra-muros du NINDS, l’Institut national sur le vieillissement (AG034113, AG057496, AG078106) et le Consortium BEE du Cure Alzheimer’s Fund.