Comment les vaisseaux sanguins détectent l’état métabolique des neurones

Comment les vaisseaux sanguins détectent l’état métabolique des neurones

Le cerveau est notre organe le plus énergivore et le plus actif sur le plan métabolique. Il est responsable de nos pensées, de nos idées, de nos mouvements et de notre capacité à apprendre. Notre cerveau est alimenté par 600 km de vaisseaux sanguins qui lui apportent les nutriments et éliminent les déchets. Mais le cerveau est aussi très fragile. Les vaisseaux sanguins du cerveau ont évolué pour former une barrière protectrice étanche – la barrière hémato-encéphalique – qui restreint le mouvement des molécules entrant et sortant du cerveau. Il est important que le cerveau puisse réguler son environnement. D'une part, les agents pathogènes ou les toxines sont empêchés de pénétrer dans le cerveau et, d'autre part, les substances messagères ou les nutriments nécessaires peuvent le traverser sans entrave.

L'épigénétique active le programme nutritionnel
En raison de leur relation étroite, il est important que le cerveau et ses vaisseaux communiquent intensément entre eux. Des travaux récents réalisés dans le laboratoire d'Asifa Akhtar à Fribourg ont montré que les vaisseaux sanguins peuvent détecter l'état métabolique des cellules nerveuses voisines.

Les chercheurs ont découvert que le régulateur épigénétique MOF est nécessaire pour équiper les neurones des enzymes métaboliques appropriées nécessaires au traitement des acides gras. "Quelque chose doit indiquer aux cellules nerveuses qu'il existe des nutriments et qu'elles doivent activer les programmes nécessaires pour les traiter", explique Bilal Sheikh, auteur principal de l'étude. "Le MOF va à l'ADN et active les programmes génétiques qui permettent aux cellules de traiter les acides gras dans le cerveau."

Les acides gras se trouvent dans les aliments et sont utilisés pour produire de l’énergie et construire les lipides complexes nécessaires aux membranes cellulaires. Lorsque l’activité du MOF est défectueuse, comme c’est le cas dans les troubles du développement neuronal, les neurones ne peuvent pas traiter les acides gras. Cela conduit à leur accumulation dans les espaces entre les cellules cérébrales. Dans leurs études, l'équipe d'Asifa Akhtar a découvert que ce déséquilibre des acides gras est détecté par les vaisseaux sanguins neuraux, les stimulant à réagir au stress en relâchant la barrière hémato-encéphalique. Si le déséquilibre métabolique persiste, la fuite de la barrière hémato-encéphalique peut déclencher un état pathologique.

Effondrement des vaisseaux sanguins neuronaux
L’étude jette les bases d’une meilleure compréhension de la manière dont les cellules nerveuses et les vaisseaux sanguins du cerveau communiquent entre eux et montre comment les changements dans l’environnement métabolique d’un type de cellule dans un organe complexe peuvent influencer directement la fonctionnalité des cellules environnantes et ainsi influencer le fonctionnement global de l’organe. "Nos travaux montrent qu'un métabolisme approprié dans le cerveau est essentiel à sa santé. Un environnement métabolique neuronal défectueux peut provoquer une inflammation vasculaire, un dysfonctionnement des cellules qui forment la barrière hémato-encéphalique et une perméabilité accrue. Il peut s'ensuivre un effondrement des vaisseaux sanguins neuraux", explique Asifa Akhtar. Ceci est particulièrement important car la rupture des vaisseaux sanguins neuronaux est une caractéristique de l'apparition de maladies liées à l'âge telles que la maladie d'Alzheimer et la démence vasculaire. Une meilleure caractérisation des changements moléculaires qui induisent un dysfonctionnement vasculaire permettra de développer de meilleurs traitements pour ces pathologies débilitantes.