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Une expérience chez la souris révèle que les oscillations lentes de la noradrénaline pendant le sommeil non paradoxal agissent comme une pompe pour débarrasser le cerveau des déchets accumulés pendant l’éveil. Ces oscillations provoqueraient des pulsations dans les vaisseaux sanguins du cerveau, générant un flux rythmé de liquide céphalo-rachidien pour évacuer les déchets. Ces résultats pourraient potentiellement ouvrir la voie à de nouvelles voies de traitement précoce des maladies neurodégénératives.
Le cerveau possède un système intégré d’élimination des déchets appelé système lymphatique, un réseau hautement organisé régulant le transport du liquide céphalo-rachidien (LCR). En plus de l’élimination des déchets, le système lymphatique est également responsable de l’homéostasie de l’eau, de la présentation des antigènes et du transport des cellules immunitaires vers le cerveau, ainsi que du transport de molécules utiles, telles que le glucose.
Puisqu’il n’y a pas de vaisseaux lymphatiques, le système lymphatique utilise l’espace interstitiel tissulaire ou les espaces périvasculaires pour la circulation du LCR. Des facteurs tels que la raideur vasculaire et les lésions cérébrales peuvent donc entraver la circulation glymphatique et altérer sa fonction de purification (clairance lymphatique), prédisposant les individus aux maladies neurodégénératives.
Cependant, il n’existe toujours pas de consensus sur les mécanismes qui sous-tendent cette fonction épuratoire. En 2013, des chercheurs ont suggéré que la clairance lymphatique se produisait principalement pendant le sommeil. Cette hypothèse a été remise en question par des travaux récents suggérant que l’élimination des déchets dans le cerveau est plus importante pendant les heures d’éveil.
La nouvelle étude codirigée par l’Université de Copenhague met peut-être un terme au débat, en mettant en avant un mécanisme jouant un rôle clé dans la régulation du système lymphatique et s’activant principalement pendant le sommeil non paradoxal ou NREM. ). Selon Maiken Nedergaard, co-auteur principal de l’étude, de l’Université de Rochester et de l’Université de Copenhague, « c’est comme allumer le lave-vaisselle avant de se coucher et se réveiller avec un cerveau propre ». » « Nous nous demandons essentiellement ce qui motive ce processus et essayons de définir un sommeil réparateur basé sur la clairance lymphatique.
», ajoute-t-il en référence à l’étude, détaillée dans la revue
Cellule.
Un système de pompe activé principalement pendant le sommeil non paradoxal
Pour analyser l’activité cérébrale et la clairance lymphatique chez la souris, les chercheurs ont utilisé une technique appelée « photométrie par fibre de flux », qui suit l’activité lymphatique et le flux sanguin pendant l’éveil et le sommeil. .
Cela a permis d’éviter une anesthésie qui aurait affecté la sécrétion des neurotransmetteurs dans le cerveau (et donc faussé les résultats). ” Ici, nous avons développé une méthode qui a permis d’enregistrer la dynamique du sang et du LCR pendant de longues périodes ininterrompues d’éveil, de sommeil NREM et de sommeil paradoxal, évitant ainsi le besoin de fixation de la tête et permettant aux souris de se déplacer librement dans leur cage pendant les enregistrements. », indique l’équipe dans son document. Les flux sanguins et LCR ont été surveillés à l’aide de techniques de marquage par fluorescence.
L’équipe a découvert que pendant le sommeil NREM, le tronc cérébral des souris libère de la noradrénaline toutes les 50 secondes environ. Cela provoque une pulsation rythmique alternant contraction et dilatation des vaisseaux sanguins et faisant osciller le volume sanguin. Ce modèle de pulsation entraîne à son tour un flux rythmique de LCR éliminant ainsi les déchets du cerveau. Autrement dit, les lentes oscillations de la noradrénaline agissent comme une pompe régulant le flux de LCR à travers le cerveau et empêchant les déchets de s’y accumuler.
« Nous avons peut-être identifié le moteur le plus important du flux lymphatique pendant le sommeil non paradoxal
», affirme Nedergaard dans un article publié dans la revue Science. D’autre part, les oscillations de la noradrénaline et les variations du volume sanguin cérébral étaient plus importantes pendant le sommeil NREM que pendant le sommeil paradoxal et les heures d’éveil.
Résumé graphique de l’étude. © Hauglund et al.
Une fonction altérée par un somnifère courant
La deuxième partie de l’expérience consistait à étudier l’effet du zolpidiem (un somnifère courant) sur le système de pompage noradrénergique et la clairance lymphatique. Les chercheurs ont découvert que les ondes de noradrénaline pendant le sommeil diminuaient de 50 %, tandis que le transport du LCR diminuait d’environ 30 % chez les souris traitées.
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« Nous avons constaté que le niveau de noradrénaline était considérablement réduit et que les ondes cérébrales lentes disparaissaient, réduisant ainsi l’effet du système lymphatique. », explique l’auteur principal de l’étude, Natalie Hauglund, de l’Université de Copenhague, dans un communiqué. ” Cela suggère que le sommeil obtenu grâce à ce somnifère n’est pas aussi bénéfique qu’un sommeil normal et réparateur. », dit-elle. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour déterminer si cet effet s’applique à tous les somnifères.
De plus, des études antérieures ont montré que les troubles du sommeil sont associés à un risque plus élevé de démence. En effet, une déficience du système lymphatique entrave l’élimination des déchets du cerveau, notamment des molécules toxiques communément associées aux maladies neurodégénératives telles que les protéines tau et bêta-amyloïdes. Ces résultats pourraient conduire à des traitements avant même l’apparition des symptômes des maladies neurodégénératives.
« Si nous pouvions déterminer à un stade précoce que la fonction de pompage est défectueuse et que le patient risque de développer un trouble, nous serions en mesure de le traiter avant que le patient ne tombe malade. », conclut Hauglund.
