Le système lymphatique joue un rôle clé dans l’élimination des déchets et la fonction immunitaire. Jusqu’en 2012, on pensait qu’un tel système d’élimination des déchets n’existait pas dans le cerveau. Il s’avère que les astrocytes facilitent ce travail.

Le système lymphatique joue un rôle clé dans l’élimination des déchets, y compris divers produits métaboliques, les accumulations de protéines solubles et l’excès de liquide interstitiel. Il se compose d’un réseau de capillaires, de ganglions et de canaux lymphatiques qui déplacent la lymphe, un liquide clair rempli de déchets des tissus, les filtre et renvoie le liquide dans la circulation sanguine. La rate et le thymus font également partie du système lymphatique et produisent des globules blancs et jouent un rôle clé dans la défense immunitaire.

Mystérieusement, comme vous le remarquerez sur l’image ci-dessous, le système lymphatique s’arrête au niveau du cou. Qu’en est-il du cerveau ? Le cerveau a certainement aussi besoin d’un système d’élimination des déchets pour fonctionner efficacement. Cependant, anatomiquement, aucun vaisseau lymphatique n’avait été trouvé et, jusqu’à récemment, on pensait qu’il n’y avait pas de système lymphatique dans le cerveau. Au lieu de cela, on pensait que l’élimination des déchets se produisait par une sorte de processus de dégradation.

Une clairance basée sur les astrocytes ou un système glymphatique

Il s’avère qu’un système lymphatique existe très bien dans le cerveau – il a juste l’air différent. Dans le cerveau, la fonction lymphatique est assurée par les astrocytes, un type courant de cellules gliales dans ce que l’on a appelé le « système glymphatique » [1]. Les pieds de ces astrocytes s’enroulent autour du système vasculaire dans le cerveau et expriment un canal aquaporine-4 qui permet aux astrocytes de déplacer le LCR dans le cerveau le long de l’espace périvasculaire artériel et dans l’espace interstitiel du tissu cérébral, puis dans les espaces périvasculaires veineux et périneuronaux, nettoyant les solutés du neuropil dans les vaisseaux de drainage lymphatique méningé et cervical.

Cette découverte a été faite pour la première fois en 2012 par le laboratoire Nedergaard en injectant des traceurs dans le LCR de souris et en les imageant avec une microscopie à deux photons pour suivre le taux de mouvement et la clairance de molécules de différentes tailles. On a constaté que ces molécules se déplaçaient facilement dans l’espace para-artériel et sortaient de l’espace para-veineux à des vitesses 100 fois plus rapides que le taux de diffusion, ce qui suggérait un processus actif d’élimination. Les astrocytes en tant qu’acteurs clés ont été découverts à l’aide de souris transgéniques dépourvues d’aquaporine-4, où une réduction de 70 % a été constatée dans la clairance de gros solutés, tels que l’amyloïde-β, dont l’accumulation est une caractéristique clé de la démence d’Alzheimer. Cependant, cela fait encore l’objet d’un débat.

Plusieurs caractéristiques des systèmes lymphatiques glymphatiques et méningés se sont révélées présentes chez l’homme. La méthode IRM de contraste a été utilisée pour montrer que le LCR s’écoule le long de voies qui ressemblent étroitement au système glymphatique décrit chez les rongeurs. Cependant, la glie chez l’homme diffère considérablement de la glie chez les rongeurs en termes de taille, d’expression génique et de certaines caractéristiques fonctionnelles. Néanmoins, les astrocytes humains ont également une expression polarisée de l’aquaporine-4 sur leurs pieds terminaux. Cependant, des recherches sont encore nécessaires pour confirmer si des facteurs spécifiques à l’origine du flux glymphatique chez les rongeurs s’appliquent également aux humains.

Actif pendant que vous dormez

Un aspect clé du système glymphatique est qu’il est principalement actif pendant le sommeil [2]. Ici, l’élimination des métabolites nocifs tels que l’β amyloïde (Aβ) est multipliée par deux par rapport à l’état de veille. De plus, des études TEP ont révélé que l’Aβ s’accumule dans le cerveau humain sain après une seule nuit de privation de sommeil, ce qui suggère que la voie glymphatique humaine pourrait également être principalement active pendant le sommeil. L’amyloïde B n’est qu’un métabolite parmi des centaines. L’absence générale d’élimination efficace des déchets pourrait être à l’origine d’une mauvaise nuit de sommeil et être la cause de divers types de dysfonctionnements mentaux et neurologiques. Nous savons depuis longtemps que le sommeil est important pour le cerveau. C’est peut-être l’une des principales raisons pour lesquelles. Il est logique que l’enlèvement des déchets ait besoin de l’activité principale du cerveau pour être arrêté, peut-être de la même manière que le nettoyage de nos rues et l’évacuation des ordures ont généralement lieu lorsque la plupart dorment pour éviter la circulation diurne.

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Le système glymphatique et les troubles neurologiques et de santé mentale

L’exemple le mieux étudié est celui de la β amyloïde et de la maladie d’Alzheimer. Des études TEP chez l’homme ont montré que la clairance du LCR des traceurs Aβ et tau est réduite chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer par rapport aux témoins sains. La réduction de la clairance du LCR a également été associée à une augmentation des concentrations de matière grise d’Aβ dans le cerveau humain. D’autres ont récemment mis au point un protocole pour collecter le liquide lymphatique cérébral des vaisseaux lymphatiques afférents des ganglions lymphatiques cervicaux profonds (dcLN), montrant qu’il contient beaucoup plus de métabolites que le LCR [3]. Cela soulève des possibilités intéressantes de la BLF en tant qu’indicateur sensible des conditions pathologiques. Disposer d’un bon moyen de mesurer les métabolites dans le liquide lymphatique cérébral peut être extrêmement utile pour établir des liens avec la dynamique cérébrale et les résultats désordonnés.

Références

[1] Rasmussen et al., La voie glymphatique dans les troubles neurologiques, Lancet Neurol., novembre 2018 ; 17(11):1016-1024.

[2] Xie L, et al. Le sommeil entraîne l’élimination des métabolites du cerveau adulte. Science, 2013 ; 342(6156): 373–7.

[3] He W. et al., L’anatomie et le métabolome du système lymphatique dans le cerveau dans la santé et la maladie Pathologie cérébrale 2019 Nov