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Le cerveau vieillissant « envahi » par des cellules immunitaires

Illustration d'un cerveau.

Ces travaux ont été réalisés par des chercheurs de l'École de médecine de l'Université Stanford.

Photo : iStock

Radio-Canada

Des cellules immunitaires s'infiltrent dans les rares pouponnières de nouvelles cellules nerveuses du cerveau vieillissant, et ces intrus nuiraient à la régénérescence de leurs congénères, ont découvert des scientifiques américains.

Dans des expériences menées en marge de leur découverte sur des animaux vivants et en laboratoire dans des boîtes de Petri, les chercheurs de l'École de médecine de l'Université Stanford ont observé ces cellules immunitaires, des lymphocytes T cytotoxiques, sécréter une substance qui semble étouffer la production de nouveaux neurones.

Si la plupart des expériences réalisées dans cette étude ont été menées sur des souris, la découverte de l'invasion des pouponnières de neurogenèse par des cellules lymphocyte T a été corroborée dans des tissus de cerveaux humains autopsiés.

La Pre Anne Brunet et son équipe espèrent que ces nouvelles connaissances permettront d’accélérer la recherche des molécules de l'organisme qui favorisent la détérioration des fonctions cérébrales dans l’objectif ultime de retarder ou même d’inverser les dommages au cerveau.

Les cerveaux d'une souris jeune (3 mois) et d'une souris adulte (24 mois).Agrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

Les cerveaux d'une souris jeune (3 mois) et d'une souris adulte (24 mois). Les cellules T (blanches) sont absentes et les cellules souches neurales (violettes) sont beaucoup plus susceptibles de proliférer (vertes) dans la zone sous-ventriculaire des souris plus jeunes que dans celle des souris plus âgées.

Photo : École de médecine de l'université Stanford

Surprise cérébrale

Ces résultats semblent également ébranler l’idée selon laquelle un cerveau sain est imperméable à l'invasion des cellules immunitaires du corps, dont l'accès illimité à l'organe pourrait causer d’importants dommages.

« Les manuels scolaires disent que les cellules immunitaires ne peuvent pas facilement pénétrer dans un cerveau sain, et c'est en grande partie vrai », affirme la Pre Brunet.

Nous montrons toutefois dans notre étude que non seulement elles entrent dans le cerveau vieillissant et en bonne santé, mais elles atteignent la partie même du cerveau où de nouveaux neurones se forment.

La Pre Anne Brunet

Le cerveau mammifère

Le cerveau des jeunes mammifères regorge de taches qui correspondent à la formation de nouveaux neurones qui, pour la plupart, devront durer toute une vie.

Le cerveau des mammifères adultes ne garde que quelques pouponnières neurogéniques en vieillissant, constituées de plusieurs types de cellules, dont le mélange est essentiel au soutien des cellules souches neurales qui peuvent à la fois se différencier en neurones et en générer davantage.

Les neurologues estiment que les nouveaux neurones engendrés à ces endroits sont essentiels à la formation de nouveaux souvenirs, à l'apprentissage ainsi qu'à la discrimination des odeurs.

Le saviez-vous?

Le système nerveux humain compte environ 100 milliards de neurones.

Représentation artistique de neurones.

Les chercheurs ont catalogué les niveaux d'activation des gènes dans 15 000 cellules extraites de la zone sous-ventriculaire de souris.

Photo : iStock / SergeyNivens

En détail

Afin d'en apprendre davantage sur la composition de la neurogenèse, les chercheurs de Stanford ont catalogué, une cellule à la fois, les niveaux d'activation des gènes dans chacune des quelque 15 000 cellules extraites de la zone sous-ventriculaire (une pouponnière de neurones présente chez la souris et l’humain) de souris saines de 3 mois et de souris saines de 28 ou 29 mois.

Cette analyse unicellulaire à haute résolution a permis aux scientifiques de caractériser chaque cellule qu'ils ont examinée et de voir dans quelles activités elle était engagée.

Un travail qui a permis de confirmer la présence de neuf types de cellules dans les pouponnières neurogéniques.

C’est toutefois en comparant leurs observations du cerveau de jeunes souris (l'équivalent chez les humains de jeunes adultes) avec ceux de souris adultes (l'équivalent de personnes dans la quarantaine) qu’ils ont décelé quelques types de cellules chez les souris plus âgées qui ne devraient pas s’y trouver et qui sont quasiment absentes chez les jeunes rongeurs.

En particulier, ils ont trouvé des cellules immunitaires connues sous le nom de lymphocytes T dans la zone sous-ventriculaire du cerveau des souris adultes.

Protéger le cerveau

Il faut savoir qu’un cerveau sain n'est pas dépourvu de cellules immunitaires. En fait, il en possède sa propre version, les microglies.

Mais la plupart des cellules immunitaires abondantes dans le sang et ailleurs dans le corps ne parviennent pas au cerveau, car les vaisseaux sanguins du cerveau ont des parois hermétiques.

Cette barrière dite hématoencéphalique protège le cerveau sain contre l'intrusion de cellules immunitaires potentiellement nocives.

Nous avons trouvé une population extrêmement clairsemée de lymphocytes T dans la zone sous-ventriculaire des jeunes souris, mais chez les souris plus âgées, leur nombre a été multiplié par 16.

La Pre Anne Brunet

« Cette réalité a été accompagnée d'une réduction du nombre de cellules souches neurales proliférant dans la zone sous-ventriculaire des souris âgées », poursuit la Pre Brunet.

Des antigènes cérébraux

Le travail des cellules T cytotoxiques consiste à parcourir le corps à la recherche de signes biochimiques de la présence d'un agent associé à une maladie ou susceptible d'en causer une.

Ces caractéristiques biochimiques sont appelées antigènes. Les dizaines de milliards de milliards de cellules T du corps humain sont capables de reconnaître les nombreux antigènes au moyen de récepteurs situés à leurs propres surfaces. Les cellules T non exposées, dites naïves, possèdent leur propre forme de récepteur.

Lorsqu'un lymphocyte T naïf est exposé à un antigène inconnu qui correspond à son récepteur de forme unique, il réagit en se répliquant, ce qui mène à la création d’un ensemble de cellules guerrières qui partagent toutes le même récepteur et qui sont toutes prêtes à détruire les cellules portant l'antigène en question. C’est la guerre. Ce processus est appelé expansion clonale.

Or, dans ces travaux, les lymphocytes T observés dans le cerveau de souris adultes avaient subi une expansion clonale, indiquant une exposition probable à des antigènes déclencheurs.

Mais les récepteurs de ces lymphocytes T différaient de ceux trouvés dans le sang des souris adultes, ce qui laisse à penser que les lymphocytes localisés dans le cerveau n'avaient pas traversé la barrière hématoencéphalique, mais qu’ils réagissaient plutôt à différents antigènes, peut-être basés dans le cerveau.

L’équipe de Stanford tente maintenant de déterminer quels sont ces antigènes.

« Ils pourraient être en partie responsables de la perturbation de la production de nouveaux neurones dans les pouponnières neurogènes du cerveau vieillissant », conclut la Pre Brunet.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Recherche médicale

Science