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Comment les déchets quittent-ils le cerveau ? – École de médecine de l’Université de Washington à Saint-Louis


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La voie découverte pourrait servir à éliminer les déchets liquides du cerveau

Léon Smith

Des scientifiques de la faculté de médecine de l’université de Washington à Saint-Louis ont découvert des voies qui relient le cerveau aux vaisseaux sanguins qui transportent les déchets liquides hors du cerveau. Les nouvelles structures anatomiques découvertes chez les souris et les humains agissent comme de minuscules portes, permettant aux déchets de quitter le cerveau et de pénétrer dans les vaisseaux lymphatiques, où les cellules immunitaires surveillent les signes de danger ou d’infection.

Ces structures peuvent être assimilées aux postes de contrôle de sécurité des aéroports. Les molécules et les fluides se déplacent dans les deux sens à travers la porte, mais les cellules immunitaires sont étroitement régulées. Dans des circonstances normales, les cellules immunitaires ne sont pas autorisées à passer les contrôles de sécurité – à l’instar des objets tranchants, des armes à feu et d’autres armes potentielles dans les aéroports.

“Lorsque les mesures de protection échouent, toute lacune peut devenir une faiblesse”, explique Dr Jonathan Kipnisprofesseur émérite Allen A. et Edith L. Wolfe de pathologie et d’immunologie et Enquêteur du BJC. “Nous avons identifié une voie jusqu’alors inconnue utilisée par les cellules immunitaires pour pénétrer dans le cerveau lors de maladies causées par une inflammation. Nous pensons que ces structures, ainsi que les cellules et molécules stratégiquement positionnées autour de la porte pour contrôler le passage, pourraient aider à développer de nouveaux médicaments pour traiter maladies neuroinflammatoires. »

Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Nature le 7 février.

Les cellules et molécules immunitaires jouent un rôle important dans le développement et le fonctionnement normal du cerveau ainsi que dans les maladies neurologiques à composante inflammatoire, telles que la maladie d’Alzheimer, la sclérose en plaques et la maladie de Parkinson.

“Le système immunitaire communique avec le cerveau à l’aide de molécules qui traversent le cerveau depuis la dure-mère”, a déclaré Kipnis, qui a découvert en 2015 la présence de vaisseaux lymphatiques dans la dure-mère, la couche externe de tissu située sous le crâne qui entoure le cerveau. . “Mais une mauvaise communication entre le cerveau et le système immunitaire peut avoir des effets néfastes sur les fonctions cérébrales, notamment sur la mémoire et le comportement.”

Lorsque le contrôle échoue, les cellules immunitaires s’infiltrent de manière inappropriée dans le cerveau et déclenchent une inflammation. Dans le cadre de cette étude, les chercheurs ont découvert que des cellules immunitaires franchissaient la porte chez des souris atteintes de sclérose en plaques, une maladie neuroinflammatoire chronique dans laquelle le système immunitaire attaque le système nerveux central. Ils n’ont pas observé de migration cellulaire chez des souris en bonne santé, car d’autres cellules et molécules empêchaient les cellules immunitaires de traverser.

La découverte de la porte a également résolu un mystère physiologique. Les cellules immunitaires résidant dans la dure-mère surveillent le liquide cérébral lorsqu’il s’écoule hors du cerveau à la recherche de signes de dommages ou d’infection. Cette surveillance immunitaire est essentielle au maintien de la santé du cerveau. Mais entre le cerveau et la dure-mère se trouve la barrière arachnoïdienne, qui bloque physiquement le mouvement des molécules, des fluides et des cellules. Alors, comment le liquide est-il évacué ?

“C’est un paradoxe. D’une part, la barrière est imperméable et ne laisse rien sortir du cerveau.” Dr Léon Smithchercheur postdoctoral Département de pathologie et d’immunologie et premier auteur de l’étude. “Le liquide céphalorachidien, en revanche, doit traverser la barrière arachnoïdienne pour que nous puissions le détecter de l’autre côté.”

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Pour comprendre comment le liquide traverse la barrière arachnoïdienne et atteint la dure-mère, les scientifiques ont injecté à des souris des molécules électroluminescentes. Ils ont découvert que le liquide passe à travers ces portes à proximité des vaisseaux sanguins qui traversent la barrière arachnoïdienne.

Les IRM de personnes en bonne santé ont montré que des portes similaires se trouvent dans le cerveau humain. Kipnis a travaillé avec Danny S. Reich, MD, PhD, chercheur principal à l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux des National Institutes of Health (NIH), pour capturer le flux de colorant injecté à travers la structure semblable à celle du hile de l’être humain. cerveau.

Aujourd’hui, les chercheurs examinent de plus près d’autres maladies dans lesquelles la neuroinflammation joue un rôle dans la progression de la maladie, notamment la maladie d’Alzheimer, dans laquelle une mauvaise élimination des déchets conduit à l’accumulation de protéines pathogènes dans le cerveau.

“Si un drain est bouché, les eaux usées peuvent refouler dans l’évier”, explique Kipnis. “Le problème des canalisations bouchées doit être résolu afin que l’eau puisse passer dans les canalisations. Nous pensons que la même situation peut être présente dans le cerveau. Le blocage de ces canaux peut empêcher les déchets d’être évacués du cerveau chez les personnes atteintes de maladies neurodégénératives. Peut-être que si nous le pouvions, en dégageant la porte bouchée, nous pourrions protéger le cerveau. »

Smyth LCD, Xu D, Okar SV, Dykstra T, Rustenhoven J, Papadopoulos Z, Bhasiin K, Kim MW, Drieu A, Mamuladze T, Blackburn S, Gu X, Gaitán MI, Nair G, Storck SE, Du S, White MA , Bayguinov P, Smirnov I, Dikranian K, Reich DS et Kipnis J. Identification des connexions directes entre la dure-mère et le cerveau. nature. 7 février 2024.

Ce travail a été soutenu par le National Institute on Aging des National Institutes of Health (NIH), subventions n° AG034113 et AG078106, le BEE Alliance to Cure Alzheimer’s Disease Fund, le programme de recherche intra-muros de l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, subvention n° NS003119 et National Multiple Sclerosis Society, subvention n° FG-962 2208-40289. Ce contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles de l’Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales ou du NIH.

À propos de l’École de médecine de l’Université de Washington

Médecine de l’Université de Washington C’est un leader mondial dans le domaine de la médecine universitaire, y compris la recherche biomédicale, les soins aux patients et les programmes éducatifs, avec 2 900 professeurs. Son portefeuille de financement de la recherche des National Institutes of Health (NIH) se classe au deuxième rang des facultés de médecine américaines, avec une croissance de 56 % au cours des sept dernières années. Outre les investissements institutionnels, UW Medicine investit plus d’un milliard de dollars par an dans l’innovation et la formation en recherche fondamentale et clinique. Son corps professoral est régulièrement classé parmi les cinq meilleurs du pays, avec plus de 1 900 médecins universitaires exerçant dans 130 sites et faisant partie du personnel médical de : Barnes-Juif et Hôpital pour enfants de Saint-Louis l’hôpital BJC Santé. La faculté de médecine de l’Université de Washington a une longue histoire de formation MD/PhD, investissant récemment 100 millions de dollars pour offrir des bourses et des mises à jour des programmes à ses étudiants en médecine, et dans toutes les sous-spécialités médicales ainsi qu’en physiothérapie, ergothérapie et audiologie. programmes de formation et sciences de la communication.



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