Il y a environ 170 milliards de cellules dans le cerveau et, lorsqu’elles accomplissent leurs tâches normales, elles produisent beaucoup de déchets. Pour rester en bonne santé, le cerveau doit éliminer tous ces déchets. Mais comment il fait cela reste un mystère. Aujourd’hui, deux groupes de scientifiques ont publié trois articles détaillant le système d’élimination des déchets du cerveau. Leurs connaissances pourraient aider les chercheurs à mieux comprendre, traiter et peut-être prévenir un large éventail de troubles cérébraux.
Les articles, tous publiés dans la revue Nature, suggèrent que pendant le sommeil, des ondes électriques lentes poussent le liquide autour des cellules du plus profond du cerveau vers sa surface. Là, une interface complexe permet aux déchets contenus dans ce liquide d’être absorbés dans la circulation sanguine, qui les transporte vers le foie et les reins pour être éliminés du corps.
L’un des déchets éliminés est l’amyloïde, une substance qui forme des plaques collantes dans le cerveau des patients atteints d’Alzheimer.
Selon Jeffrey Ayliffe, qui étudie les maladies neurodégénératives à l’Université de Washington mais n’a pas participé aux nouvelles études, il existe de plus en plus de preuves que la maladie d’Alzheimer perturbe le système d’élimination des déchets du cerveau.
Les nouvelles découvertes devraient aider les chercheurs à comprendre exactement quel est le problème et peut-être à le résoudre, dit Ayliffe.
«Si nous rétablissons le drainage, pouvons-nous empêcher le développement de la maladie d’Alzheimer?» demande-t-il.
Cette nouvelle recherche intervient plus d’une décennie après qu’Iliffe et le scientifique danois Dr Maiken Nedergaard ont suggéré pour la première fois que les fluides clairs dans et autour du cerveau faisaient partie d’un système d’évacuation des déchets.
Les scientifiques l’appellent le système glymphatique, une référence au système lymphatique du corps, qui aide à combattre les infections, à maintenir les niveaux de liquide et à filtrer les déchets et les cellules anormales.
Jonathan Kipnis de l’Université Washington de St. Louis, auteur des deux nouveaux articles, affirme que les deux systèmes fonctionnent comme la plomberie d’une maison.
«Vous avez des conduites d’eau et des conduites d’égout», explique Kipnis. «Alors l’eau propre entre, puis vous vous lavez les mains et l’eau sale sort.»
Mais le système lymphatique utilise un réseau de tubes minces qui transportent les déchets dans la circulation sanguine. Il n’existe pas de tels tubes dans le cerveau.
Ainsi, selon Kipnis, les scientifiques ont passé des décennies à tenter de répondre à la question fondamentale: «Comment une molécule de déchet provenant du milieu du cerveau parvient-elle aux bords du cerveau» et est-elle finalement éliminée du corps?
Une partie de la réponse est venue en 2012 et 2013, quand Iliffe et Nedergaard ont commencé à proposer le système glymphatique. Ils ont montré que chez les animaux endormis, le liquide céphalo-rachidien commence à circuler rapidement dans le cerveau, éliminant ainsi les déchets.
Mais qu’est-ce qui poussait le liquide? Et comment a-t-il transporté les déchets à travers la barrière qui sépare normalement le tissu cérébral de la circulation sanguine?
Kipnis et son équipe ont commencé à étudier le fonctionnement du cerveau pendant le sommeil. Dans le cadre de cet effort, ils ont mesuré la puissance de l’onde électrique lente qui se produit pendant le sommeil profond chez les animaux.
Et ils ont réalisé quelque chose: «En mesurant l’onde, nous mesurons également le flux de liquide interstitiel», le liquide présent dans les espaces autour des cellules, explique Kipnis.
Il s’avère que les ondes agissent comme un signal, synchronisant l’activité des neurones et les transformant en minuscules pompes qui poussent le liquide vers la surface du cerveau, a rapporté l’équipe en février dans la revue Nature.
Dans un deuxième article publié dans le même numéro de Nature, une équipe dirigée par des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology a fourni des preuves supplémentaires que les ondes électriques lentes aident à éliminer les déchets du cerveau.
L’équipe a utilisé des souris développant une forme de la maladie d’Alzheimer. Ils ont exposé ces souris à des éclats de son et de lumière qui se produisaient 40 fois par seconde.
La stimulation a produit des ondes cérébrales chez les animaux qui se sont produites à une fréquence lente et uniforme.
Des tests ont montré que les ondes augmentaient le flux de liquide céphalo-rachidien propre dans le cerveau et le flux de liquide sale hors du cerveau. Ils ont également montré que le liquide contenait de l’amyloïde, une substance qui s’accumule dans le cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer.
Dans un article publié quelques semaines plus tôt, Kipnis a montré comment les déchets, notamment l’amyloïde, semblent pénétrer la membrane protectrice qui isole normalement le cerveau.
Kipnis et son équipe se sont concentrés sur la veine qui traverse cette membrane.
“Il y a un manchon autour de la veine qui n’est jamais complètement scellé”, dit-il. «C’est par là que sort le liquide céphalo-rachidien» et transporte les déchets vers le système lymphatique du corps.
Dans l’ensemble, de nouvelles recherches suggèrent que le maintien du fonctionnement du système d’élimination des déchets du cerveau nécessite deux étapes distinctes : l’une est l’élimination des déchets dans le liquide céphalo-rachidien entourant le cerveau, et l’autre est leur déplacement dans le système lymphatique et leur élimination éventuelle. du corps.
“Nous les avons décrits séparément”, explique Ayliffe, “mais d’un point de vue biologique, ils sont presque certainement liés.” Ayliffe affirme que bon nombre des nouvelles découvertes chez la souris doivent encore être confirmées chez l’homme. “Les différences anatomiques entre les rongeurs et les humains”, dit-il, “sont assez significatives”.
Cependant, il affirme que les résultats concordent avec les recherches sur les causes des maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer.
Les chercheurs savent que le système d’élimination des déchets du cerveau peut être perturbé avec l’âge, les blessures et les maladies qui obstruent les vaisseaux sanguins du cerveau.
«Ce sont tous des facteurs de risque de la maladie d’Alzheimer», explique Iliff.
Une mauvaise élimination des déchets peut également être un facteur de maladie de Parkinson, de maux de tête et même de dépression, explique Ayliffe. Ainsi, trouver des moyens d’aider le cerveau à se nettoyer, peut-être en induisant ces lentes ondes électriques, pourrait prévenir un large éventail de troubles.
