Neurobiologie : une machine à laver pour le cerveau
Des chercheurs de l'Université Goethe de Francfort et de l'Université de Californie à San Diego ont pu montrer pour la première fois, à l'aide de techniques microscopiques, que les vaisseaux sanguins qui plongent dans le cerveau pulsent indépendamment des battements du cœur et de l'activité cérébrale. Il est possible que les ondes qui se déplacent dans le cerveau n'influencent pas seulement l'approvisionnement en sang de l'organe - on pourrait imaginer qu'elles aident à mélanger le liquide céphalorachidien et améliorent ainsi l'élimination des déchets.
Le sang transporte l'oxygène et les nutriments vers chaque cellule, tout en évacuant les déchets. Le cerveau est un organe qui a un grand besoin d'oxygène et de nutriments. Il est donc particulièrement bien irrigué. Le sang frais et riche en oxygène est distribué par le cœur via les grandes artères cérébrales à un réseau de vaisseaux sanguins qui entourent la surface du cerveau. Les artérioles plongeantes bifurquent de ces vaisseaux appelés piaques vers l'intérieur du cerveau. L'irrigation du cerveau est activement contrôlée en fonction de l'activité neuronale : les zones du cerveau présentant une plus grande activité métabolique sont mieux irriguées que les autres - un phénomène exploité par les techniques d'imagerie telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).
En outre, il existe un autre mécanisme qui influence l'approvisionnement en sang des organes et qui est connu depuis le 18e siècle : la vasomotion. Il s'agit d'oscillations des parois vasculaires qui résultent de la contraction et du relâchement alternés des cellules musculaires lisses dans les parois vasculaires et qui sont totalement indépendantes des battements cardiaques. Ces oscillations se produisent périodiquement une fois toutes les dix secondes et ont été décrites chez des mammifères aussi différents que l'homme, la souris et la chauve-souris. La vasomotion a également été démontrée dans les vaisseaux sanguins du cerveau.
Grâce à une combinaison de méthodes microscopiques et physiques, une équipe de chercheurs dirigée par Thomas Broggini de l'université Goethe, en coopération avec l'université de Californie à San Diego, a pu pour la première fois rendre ces oscillations visibles dans les artérioles plongeantes du cortex cérébral de souris.
Les mesures ont révélé que la vasomotion modifiait le flux sanguin dans les vaisseaux de 20 pour cent. Il est intéressant de noter que cet effet était plus prononcé au repos que dans les zones actives du cerveau. "Cela montre que la vasomotion influence profondément la circulation sanguine dans le cerveau, indépendamment des signaux neurologiques", explique Thomas Broggini, premier auteur. Les oscillations génèrent des "ondes progressives" de grande longueur d'onde le long de toutes les artérioles, qui se propagent dans le cerveau à une vitesse de deux millimètres par seconde. Leur fonction reste encore mystérieuse, d'autant plus qu'elles se déplacent dans des directions très différentes. Un indice d'une fonction possible pourrait toutefois être fourni par les renflements que les ondes produisent sur les vaisseaux sanguins. Les chercheurs spéculent que ces renflements qui se propagent en forme de vagues pourraient aider à mélanger le liquide céphalorachidien (LCR) qui baigne les cellules cérébrales. "Cela pourrait améliorer l'évacuation des protéines mal repliées et des déchets par le liquide céphalorachidien. Ce mécanisme est perturbé dans la démence d'Alzheimer et d'autres maladies neurodégénératives", explique Broggini.
Ces nouvelles connaissances pourraient aider à mieux comprendre les scanners IRMf, qui permettent de visualiser la circulation sanguine dans le cerveau à des fins de diagnostic. Par ailleurs, les chercheurs s'intéressent, selon Broggini, à la manière dont la vasomotion influence les maladies dans lesquelles l'approvisionnement en sang est perturbé : "Dans le cadre de travaux ultérieurs ici à Francfort, nous étudierons à l'avenir comment les ondes de migration sont modifiées en cas d'attaques cérébrales, d'hémorragies cérébrales et de maladies neurodégénératives, et quelle influence elles ont sur l'apparition de ces maladies". De nouvelles thérapies pourraient alors viser, par exemple, à moduler la vasomotion afin d'améliorer l'approvisionnement en sang dans les régions cérébrales concernées.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Publication originale
Thomas Broggini, Jacob Duckworth, Xiang Ji, Rui Liu, Xinyue Xia, Philipp Mächler, Iftach Shaked, Leon Paul Munting, Satish Iyengar, Michael Kotlikoff, Susanne J. van Veluw, Massimo Vergassola, Gal Mishne, David Kleinfeld; "Long-wavelength traveling waves of vasomotion modulate the perfusion of cortex"; Neuron, Volume 112
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