Des scientifiques ont trouvé un réseau caché de canaux minuscules qui pourrait évacuer les protéines d’Alzheimer
Vous lisez une phrase, vous vous souvenez d’un visage familier, puis vous passez à une autre pensée. Derrière toute cette activité, votre cerveau a aussi un problème de ménage : que faire des protéines qui peuvent devenir nocives lorsqu’elles s’accumulent.
Ces protéines ont besoin d’une sortie. Mais retracer leur trajet hors du cerveau s’est révélé étonnamment difficile.
Des chercheurs de l’University College London ont maintenant identifié un réseau de canaux minuscules jusqu’ici non documenté, qui pourrait compléter une partie de la carte.
Chez la souris, des protéines marquées par fluorescence sont entrées dans ces canaux et ont voyagé vers la surface du cerveau. Des structures semblables sont apparues dans du tissu cérébral humain retiré lors d’une opération, ce qui soulève la possibilité que nous partagions cette voie d’élimination.
L’étude est une prépublication qui n’a pas fait l’objet d’une évaluation par les pairs, et la fonction de ces canaux chez l’humain vivant reste à établir.
« Les voies par lesquelles les protéines toxiques sont éliminées du cerveau sont mal comprises », a déclaré à ScienceAlert le neuroscientifique David Attwell.
Ce manque de connaissances est un problème pour la recherche sur la maladie d’Alzheimer, qui implique l’accumulation de bêta-amyloïde et de protéines tau anormales. Comprendre pourquoi elles s’accumulent exige d’étudier à la fois leur production et leur élimination.
Les scientifiques ont proposé différentes voies de sortie. L’une suit les parois des artérioles, de petits vaisseaux qui apportent le sang au tissu cérébral. Une autre suit les espaces autour des veinules, de petits vaisseaux qui emportent le sang, et figure dans les explications du système glymphatique.
Des recherches antérieures ont exploré le mouvement des fluides le long des vaisseaux sanguins du cerveau. La nouvelle étude identifie une structure cellulaire précise qui pourrait aider à expliquer comment les protéines circulent dans deux voies de sortie proposées.
Ce que transportent ces canaux minuscules
« Nous avons maintenant montré que, à ces deux endroits, les protéines sont en fait éliminées par de minuscules tubes qui paraissent semblables aux tubes présents dans les ganglions lymphatiques situés hors du cerveau (par exemple sous l’aisselle ou dans le cou) », a expliqué Attwell.
Les canaux mesurent environ 2 micromètres de large et forment un maillage interconnecté. Ils s’étendent le long des vaisseaux sanguins jusque dans les membranes qui recouvrent le cerveau et le long des nerfs qui en sortent.
Les résultats suggèrent qu’ils sont formés par des cellules réticulaires fibroblastiques. Des cellules apparentées construisent des réseaux qui transportent des fluides et des substances dissoutes à travers les ganglions lymphatiques.
Pour suivre ce qui circulait dans les canaux, les chercheurs ont rendu la protéine tau et la bêta-amyloïde visibles à l’aide de marqueurs fluorescents.
Dans les expériences sur la souris, les protéines marquées se sont accumulées à l’intérieur des canaux à mesure qu’elles avançaient. Dans certaines expériences, les traceurs ont atteint les canaux de la surface supérieure dans les 7,5 minutes suivant l’administration.
La protéine tau a circulé à la fois dans les parois des artérioles et dans les canaux autour des veinules. Les mesures ont suggéré que des quantités à peu près semblables passaient par chaque voie, ce qui soutient la possibilité qu’elles appartiennent à un réseau commun.
D’autres mécanismes d’élimination peuvent fonctionner en parallèle. Certaines protéines peuvent être dégradées dans le tissu cérébral ou traverser les cellules des vaisseaux sanguins pour passer dans la circulation sanguine.
Les chercheurs ont aussi cherché à savoir si le réseau prenait en charge des protéines produites à l’intérieur du cerveau, et pas seulement des substances introduites pendant les expériences.
Chez des souris qui modélisent certains aspects de la maladie d’Alzheimer, ils ont trouvé la bêta-amyloïde propre aux animaux à l’intérieur des canaux. Cela soutient un rôle dans le transport de protéines produites naturellement, même si cela n’établit pas quelle quantité finit par sortir par ce réseau.
Tissus humains et questions encore ouvertes
Les observations humaines proviennent de cinq patients opérés pour des tumeurs cérébrales. L’équipe a examiné du tissu vivant retiré pendant leurs opérations, qui aurait autrement été jeté.
Lorsque de la protéine tau et de la bêta-amyloïde marquées par fluorescence ont été appliquées au tissu humain, les protéines se sont concentrées dans des canaux semblables à ceux de la souris. Leurs dimensions étaient semblables, elles aussi.
Mais un tissu maintenu hors du corps ne peut pas révéler le processus complet d’élimination à l’intérieur d’une personne vivante.
« À l’avenir, il sera important de démontrer que ces tubes fonctionnent de la même façon chez l’humain vivant », a déclaré Attwell.
Un autre mystère concerne ce qui entraîne le mouvement. Les chercheurs ne savent pas encore précisément comment les protéines entrent dans les canaux ni comment le fluide les traverse si vite. La pulsation des vaisseaux sanguins pourrait y contribuer, mais le mécanisme de pompe reste non résolu.
Comprendre ce mécanisme pourrait aider les chercheurs à étudier si un transport altéré contribue à la maladie, et si modifier le flux changerait quelque chose.
« Nous devons aussi savoir si un ralentissement de cette pompe contribue à déclencher la maladie d’Alzheimer, et si accélérer la pompe de façon thérapeutique pourrait aider à traiter la maladie », a déclaré Attwell.
L’étude n’a pas testé de traitement et n’a pas démontré d’amélioration de la mémoire. Ces possibilités exigent d’autres recherches.
Pour l’instant, les scientifiques disposent d’une structure nouvellement identifiée à étudier. Suivre les protéines à travers ces canaux minuscules pourrait aider à répondre à une question beaucoup plus large : lorsque des substances potentiellement nocives s’accumulent dans le cerveau, où leur trajet vers la sortie déraille-t-il ?
Une prépublication de l’étude est disponible sur bioRxiv.
