Ces scientifiques de l'Université de Rochester décryptent cet ensemble complexe de processus moléculaires et fluidiques qui composent le système glymphatique, le processus unique et essentiel d'élimination des déchets du cerveau. Ces travaux confirment l’importance, pour le bon fonctionnement du système glymphatique, de sa synchronisation avec l'horloge interne qui régule le cycle veille-sommeil. Des travaux expérimentaux mais qui suggèrent que les personnes qui « prennent » leur sommeil pendant la journée sont plus à risque accru de troubles neurologiques.
« Ces résultats montrent que le fonctionnement du système glymphatique n'est pas uniquement basé sur le sommeil ou la veille, mais sur les rythmes quotidiens dictés par notre horloge biologique », résume le Dr Maiken Nedergaard, neuroscientifique et co-directeur du Center for Translational Neuromedicine de l'Université de Rochester.
Comprendre le système glymphatique permettra de mieux prévenir les maladies neurologiques
Les résultats font avancer la compréhension du fonctionnement et de la fonction du système glymphatique, le processus autonome d'élimination des déchets du cerveau, découvert pour la première fois en 2012 par la même équipe. Le système est comparable à un réseau de plomberie qui suit le trajet des vaisseaux sanguins et pompe le liquide céphalo-rachidien (LCR) à travers les tissus cérébraux, éliminant les déchets. Des recherches plus récentes ont ensuite montré que le système glymphatique fonctionne principalement pendant que nous dormons.
Les différents facteurs de fonctionnement du système glymphatique : la pression artérielle, la fréquence cardiaque, le rythme circadien et la profondeur du sommeil sont autant de facteurs d’un bon fonctionnement du système glymphatique et de la signalisation chimique nécessaire à activer et désactiver le système. De plus, un sommeil perturbé ou un traumatisme peut provoquer la dégradation du système glymphatique et permettre à des protéines toxiques de s'accumuler dans le cerveau, ce qui peut favoriser le développement de maladies neurodégénératives, telles que la maladie d'Alzheimer.
Le lien identifié entre rythmes circadiens et système glymphatique : cette recherche, menée chez la souris, identifie en effet une corrélation clé entre l’horloge interne de 24 heures qui régule plusieurs fonctions importantes, dont le cycle veille-sommeil régulée dans une petite zone du cerveau appelée noyau suprachiasmatique et le bon fonctionnement du système glymphatique. Les chercheurs montrent que lorsque les animaux sont anesthésiés toute la journée, leur système glymphatique ne fonctionne que pendant leur période de repos typique (les souris sont « nocturnes », leur cycle veille-sommeil est donc le contraire de l'homme). Ces résultats suggèrent que les personnes qui comptent sur les siestes diurnes pour rattraper leur sommeil ou travailler la nuit sont à risque de troubles neurologiques, dont de maladie d'Alzheimer et de démence.
Le rôle clé des astrocytes : ces cellules du noyau suprachiasmatique jouent plusieurs fonctions dans le cerveau , elles aident à réguler les rythmes circadiens, elles contrôlent le flux de LCR dans tout le système nerveux central. L’étude suggère que la communication entre les astrocytes dans différentes zones du cerveau pourrait servir aussi l'objectif commun d'optimiser la fonction du système glymphatique pendant le sommeil.
Le rôle clé des ganglions lymphatiques du cou : les chercheurs identifient aussi ici que pendant l'état de veille, le système glymphatique détourne le LCR vers les ganglions lymphatiques du cou. Parce que les ganglions lymphatiques sont des points de passage clés dans la régulation du système immunitaire, le LCR pourrait ainsi constituer une « horloge fluide » qui contribue à la réponse immunitaire pendant la journée.
Cette découverte de la communication entre les astrocytes et de l’impact de la synchronisation circadienne sur la dynamique de la clairance glymphatique représente une étape majeure dans la compréhension du processus fondamental de l'élimination des déchets dans le cerveau, concluent les chercheurs :
« Une connaissance cruciale pour le développement d’interventions permettant de compenser les effets délétères de la privation de sommeil sur la santé neurologique ».
Source: Nature Communications 02 September 2020 DOI : 10.1038/s41467-020-18115-2 Circadian control of brain glymphatic and lymphatic fluid flow
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