Comme d’anciennes voies de métro enfouies profondément sous les lignes modernes, un système de transport jusqu’alors inconnu transporte les matériaux autour du cerveau. Mais ce système, constitué de cellules en forme d’étoile appelées astrocytes, n’est pas une relique, rapporte une nouvelle étude. Il est opérationnel, reliant des lieux proches et éloignés de manière flexible et mystérieuse.
Les résultats, publiés le 22 avril dans Nature, révèlent un système par lequel les régions du cerveau pourraient communiquer, un réseau qui diffère des systèmes plus familiers constitués de cellules nerveuses. De plus, les réseaux d'astrocytes peuvent également jouer un rôle dans des troubles tels que la maladie d'Alzheimer, les traumatismes crâniens et les accidents vasculaires cérébraux – peut-être dans des rôles variés qui pourraient à la fois endommager et guérir.
La découverte de ces réseaux ouvrira la voie à un nouveau domaine de recherche, déclare la neurobiologiste Bess Frost de l'Université Brown à Providence, RI, qui n'a pas participé à l'étude. « C'est assez incroyable de découvrir quelque chose comme ça, parce que c'est tellement fondamental », dit-elle. C'est le genre de travail qui « vous fait penser : « Que ne savons-nous pas d'autre ? »
Les astrocytes étaient autrefois considérés comme du personnel de soutien dans le cerveau. Ces cellules magnanimes maintiennent leurs voisins neuronaux nourris et propres. Mais les spécialistes du cerveau se rendent de plus en plus compte que ces cellules jouent un rôle important dans l'échange d'informations dans et autour du cerveau.
Les réseaux récemment découverts suggèrent à quel point ces rôles pourraient être importants, explique Melissa Cooper, neuroscientifique à la Grossman School of Medicine de l'Université de New York, à New York. Mais indice est le mot clé. Pour l’instant, personne ne sait ce que font les réseaux d’astrocytes.
Cooper et ses collègues ont utilisé une astuce chimique pour marquer une partie du trafic circulant dans le cerveau des souris à travers les jonctions lacunaires, les pores qui relient les astrocytes adjacents. Cette étiquette, une sorte de tampon décoré plus tard d'une molécule fluorescente, marquait une cargaison moléculaire se déplaçant parmi les astrocytes. Après que les cerveaux des souris aient été prélevés et traités pour devenir clairs, les scientifiques ont pu voir ces timbres au microscope, révélant ainsi le réseau d'astrocytes suivi par la cargaison.
Certains chercheurs pensaient que les astrocytes recouvraient le cerveau de manière uniforme, explique Cooper. Mais les trajectoires des cargos racontaient une autre histoire. Les astrocytes, ainsi nommés pour leur forme d'étoile, forment de grandes connexions à longue portée, ressemblant un peu à des « galaxies à travers le cerveau », explique Cooper. Mais ils se connectent également de manière spécifique et sélective, formant des liens là où les cellules nerveuses ne le font pas. « Cela signifie que les astrocytes relient directement ces régions du cerveau dont nous ne savions pas qu'elles pouvaient communiquer entre elles auparavant. »
Cooper, un habitant de New York, compare le système d'astrocytaires à un deuxième système de métro qui pourrait « déplacer les gens entre des parties de la ville où nous ne savions pas qu'ils pouvaient se rendre auparavant ».
D'autres expériences ont montré que ces réseaux pouvaient se remodeler en réaction à l'environnement. Les moustaches des souris captent les informations et les envoient au côté opposé du cerveau. Lorsque les souris ont eu les moustaches coupées d’un côté, limitant ainsi cet apport, les astrocytes de l’autre côté du cerveau ont modifié leurs connexions et réduit ce réseau.
Les astrocytes humains fonctionnent de la même manière que ceux des souris. « Je serais complètement choqué si les humains n'avaient pas la même chose dans leur cerveau », déclare Frost. Mais Cooper prévient qu'il n'existe aucun moyen évident de détecter ces réseaux, en particulier chez les personnes vivantes.
Quant aux tâches de ces réseaux, Frost affirme qu'ils pourraient aider à allouer des ressources. À l’instar des partenaires fongiques souterrains qui relient les arbres, les astrocytes surveillent peut-être la santé des neurones et déplacent de l’énergie ou des nutriments vers certains endroits lorsque le besoin s’en fait sentir.
Comprendre ce que font ces réseaux, ce qui les traverse et pourquoi occupera les scientifiques pendant longtemps. Ces études pourraient également conduire à une compréhension plus approfondie des traumatismes crâniens et des troubles tels que la maladie d'Alzheimer et les accidents vasculaires cérébraux, qui ont tous été liés à des problèmes de jonctions lacunaires.
« Il y a eu tellement de questions en neurosciences que nous avons toujours cherchées et auxquelles nous n'avons pas pu répondre », dit Cooper. « Et c'est peut-être parce que nous n'avons pas pu voir cette grosse pièce manquante qui était là depuis tout ce temps. »