Comment votre cerveau sort-il les ordures?
Dans ce Spotlight, nous présentons le système glymphatic: le système dédié au traitement des déchets du cerveau. Désormais impliqués dans diverses conditions, il est grand temps que nous fassions connaissance.
Beaucoup d'entre nous connaissent relativement bien le système lymphatique; il remplit un certain nombre de rôles, dont l'un consiste à éliminer les déchets métaboliques des espaces entre les cellules, appelés espace interstitiel.
Cependant, le système nerveux central (SNC), qui comprend le cerveau et la moelle épinière, ne possède pas de véritables vaisseaux lymphatiques.
Parce que le SNC est très actif, les déchets métaboliques peuvent s'accumuler rapidement.
Le SNC est également très sensible aux fluctuations de son environnement, de sorte que le corps doit en quelque sorte éliminer les déchets cellulaires, et c'est là que le système glymphatique entre en jeu.
Avant la découverte de ce système d'élimination des déchets basé sur le cerveau, les scientifiques croyaient que chaque cellule individuelle manipulait ses propres détritus métaboliques.
Si le système cellulaire devenait surchargé ou ralentissait à mesure que nous vieillissions, des déchets métaboliques s'accumuleraient entre les cellules. Ces déchets contiennent des produits tels que la bêta-amyloïde - la protéine associée à la maladie d'Alzheimer.
Astroglie
Le terme «glymphatic» a été inventé par Maiken Nedergaard, un neuroscientifique danois qui a découvert le système. Le nom fait référence aux cellules gliales, qui sont essentielles à ce système d'élimination des déchets.
Les cellules gliales sont relativement peu couvertes par rapport aux neurones, bien qu'elles soient tout aussi nombreuses dans le cerveau. Elles ont longtemps été considérées à peine plus que des cellules de soutien modestes, mais sont maintenant tenues en haute estime.
Glia protège, nourrit et isole les neurones. Ils jouent également un rôle dans le système immunitaire et, comme nous le savons maintenant, dans le système glymphatique.
En particulier, un type de cellule gliale appelé astroglie est important. Les récepteurs, appelés canaux d'aquaporine-4, sur ces cellules permettent au liquide céphalo-rachidien (LCR) de se déplacer dans le SNC, établissant un courant qui dérive le fluide à travers le système.
Le LCR est un fluide clair qui entoure le SNC, lui assurant, entre autres, une protection mécanique et immunologique.
Le système glymphatique, qui est parallèle aux artères, exploite également les pulsations du sang en circulation pour aider à faire bouger les choses.
Au fur et à mesure que les vaisseaux sanguins se dilatent de manière rythmique, ils entraînent l'échange de composés entre l'espace interstitiel et le LCR.
Le système glymphatique se connecte au système lymphatique du reste du corps au niveau de la dure-mère, une membrane épaisse de tissu conjonctif qui recouvre le SNC.
L'importance du sommeil
À la suite de la découverte de Nedergaard, elle a mené une série d’expériences sur des souris pour mieux comprendre comment ce système fonctionnait et quand il était le plus actif. En particulier, l’équipe s’est concentrée sur le sommeil et la maladie d’Alzheimer.
Nedergaard et son équipe ont constaté que le système glymphatique était le plus occupé pendant que les animaux dormaient. Ils ont montré que le volume de l'espace interstitiel augmentait de 60% pendant que les souris dormaient.
Cette augmentation de volume a également stimulé l'échange de LCR et de liquide interstitiel, accélérant l'élimination de l'amyloïde. Ils ont conclu que:
«La fonction réparatrice du sommeil peut être une conséquence de l'élimination améliorée des déchets potentiellement neurotoxiques qui s'accumulent dans le système éveillé [SNC].»
Ces premiers travaux ont inspiré une vague de nouvelles études, dont la plus récente a été publiée ce mois-ci. Les chercheurs se sont penchés sur l'impact de l'hypertension artérielle sur le fonctionnement du système glymphatique.
Au fil du temps, l'hypertension artérielle entraîne une perte d'élasticité des vaisseaux sanguins, devenant de plus en plus raides. Parce que la pulsation régulière des parois artérielles entraîne le système glymphatique, ce raidissement entrave sa fonction.
En utilisant un modèle murin d'hypertension, les scientifiques ont démontré que le raidissement des artères induit par l'hypertension artérielle interférait avec le fonctionnement du système d'élimination des ordures; il l'empêchait de se débarrasser efficacement des grosses molécules du cerveau, comme la bêta-amyloïde.
Cette découverte pourrait aider à expliquer pourquoi les scientifiques ont trouvé des liens entre l'hypertension artérielle et le déclin cognitif et la démence.
La maladie de Parkinson
La maladie de Parkinson est une autre affection caractérisée par l’accumulation de protéines dans le cerveau. Dans ce cas, la protéine est l'alpha-synucléine.
Cela a conduit certains chercheurs à se demander si le système glymphatique pourrait également être impliqué ici.
Dans la maladie de Parkinson, les voies de la dopamine dans le cerveau sont perturbées. Ces voies jouent un rôle important dans les cycles veille-sommeil et les rythmes circadiens; par conséquent, les personnes atteintes de la maladie de Parkinson éprouvent souvent des troubles du sommeil.
Une revue publiée dans Revues neuroscientifiques et biocomportementales propose que les schémas de sommeil perturbés pourraient entraver l'élimination glymphatique des débris, y compris l'alpha-synucléine, en l'aidant à s'accumuler dans le cerveau.
Traumatisme cérébral
L'encéphalopathie traumatique chronique résulte de coups répétés à la tête; on l'appelait autrefois le syndrome du «punch-drunk» parce qu'il survient chez les boxeurs.
Les symptômes peuvent inclure une perte de mémoire, des changements d'humeur, de la confusion et un déclin cognitif.
Certains chercheurs pensent que les perturbations du système glymphatique causées par un traumatisme cérébral peuvent augmenter le risque de développer une encéphalopathie traumatique chronique.
Les auteurs de la revue écrivent que, suite à une lésion cérébrale traumatique, «les difficultés d'endormissement et d'entretien font partie des symptômes les plus fréquemment rapportés.»
Comme nous l'avons vu, cela interfère avec la clairance glymphatique des protéines de l'espace interstitiel pendant le sommeil.
Dans le même temps, ces types de blessures peuvent entraîner le déplacement des canaux de l'aquaporine-4 - ces récepteurs importants sur l'astroglie qui sont vitaux pour la clairance glymphatique - dans une position qui empêche l'élimination des protéines indésirables de l'espace interstitiel.
Les auteurs estiment que la perturbation de ce système pourrait «fournir un lien dans la chaîne explicative reliant [les lésions cérébrales traumatiques] répétitives à une neurodégénérescence ultérieure».
Diabète
Au-delà d'un rôle possible dans les conditions neurologiques, certains chercheurs ont étudié comment les perturbations du système glymphatique peuvent être impliquées dans les symptômes cognitifs du diabète.
Les scientifiques ont montré que le diabète peut avoir un impact sur une gamme de fonctions cognitives, à la fois au début de la progression de la maladie et plus tard.
Certains chercheurs se demandent si le système glymphatique pourrait également être impliqué ici. Une étude réalisée chez la souris a utilisé des IRM pour visualiser le mouvement du LCR dans l'hippocampe, une partie du cerveau impliquée dans la formation de nouveaux souvenirs, entre autres tâches.
Les scientifiques ont découvert que chez les souris atteintes de diabète de type 2, la clairance du LCR «était ralentie par un facteur de trois». Ils ont également trouvé une corrélation entre les déficits cognitifs et la déficience du système glymphatique - si les déchets n'étaient pas évacués, les capacités de réflexion étaient entravées.
Vieillissement
En vieillissant, un certain niveau de déclin cognitif est presque inévitable. Il existe un large éventail de facteurs impliqués, et certains scientifiques estiment que le système glymphatique pourrait jouer un rôle.
Une étude publiée en 2014 a examiné l’efficacité des systèmes glymphatiques des souris en vieillissant; les auteurs ont constaté une «baisse spectaculaire de l'efficacité».
Dans un examen du système glymphatique et de son rôle dans la maladie et le vieillissement, les auteurs écrivent qu'une activité réduite dans le système à mesure que nous vieillissons pourrait «contribuer à l'accumulation de protéines mal repliées et hyperphosphorylées», augmentant le risque de maladies neurodégénératives et, peut-être, exacerbant le dysfonctionnement cognitif.
Nous en savons encore relativement peu sur le système glymphatique. Cependant, parce qu'il nettoie notre organe le plus sensible et le plus complexe, il est susceptible d'influencer notre santé globale dans une certaine mesure.
Le système glymphatique pourrait ne pas contenir les réponses à toutes nos questions sur les maladies neurodégénératives et au-delà, mais il pourrait contenir la clé de nouvelles perspectives intéressantes.
