Des cellules immunitaires qui protègent des atteintes neurologiques post-AVC

03 Juil 2024 | Par Inserm (Salle de presse) | Neurosciences, sciences cognitives, neurologie, psychiatrie

Le vieillissement accroît fortement les risques de survenue d’un AVC ischémique. Une équipe de chercheuses et chercheurs de l’Inserm, du CHU Caen Normandie et de l’université de Caen Normandie s’est intéressée au rôle que pourraient jouer certaines cellules immunitaires, les macrophages associés au système nerveux central (CAMs), dans les atteintes neurologiques qui surviennent après un AVC. Leurs travaux montrent que ces cellules acquièrent au cours du vieillissement un rôle clé dans la régulation de la réponse immunitaire déclenchée à la suite d’un AVC. Ces travaux, parus dans Nature Neuroscience, mettent en évidence l’importance de la présence de ces cellules à l’interface entre le sang et le cerveau dans le maintien de l’intégrité cérébrale.
Parmi les accidents vasculaires cérébraux (AVC), le plus fréquent est l’AVC ischémique, qui résulte de l’obstruction d’une artère du cerveau par un caillot sanguin. L’âge est un facteur de risque majeur : à partir de 55 ans, pour 10 ans d’âge en plus, le risque d’AVC ischémique est multiplié par deux.
L’AVC ischémique est suivi de processus inflammatoires cérébraux susceptibles d’aggraver les lésions neurologiques. Les macrophages associés au système nerveux central (CAMs) sont des cellules immunitaires situées au sein de la barrière hémato-encéphalique[1], à l’interface entre la circulation sanguine et le parenchyme cérébral[2]. En temps normal, le rôle des CAMs est de surveiller leur environnement, de le nettoyer des débris et autres molécules provenant du parenchyme cérébral, ainsi que des molécules dérivées du sang qui passent la barrière hémato-encéphalique, et de signaler aux autres cellules immunitaires la présence de pathogènes. Peu étudiés jusqu’à présent, ils se trouvent pourtant dans une situation anatomique idéale pour détecter et réagir aux signaux inflammatoires provenant de l’extérieur et protéger le parenchyme cérébral.
Une équipe de recherche du laboratoire Physiopathologie et imagerie des maladies neurologiques (Inserm/Université de Caen Normandie), menée par Marina Rubio, chercheuse Inserm, et Denis Vivien, professeur et praticien hospitalier à l’université de Caen et au CHU Caen Normandie et responsable du laboratoire,  s’est intéressée chez la souris et dans des tissus cérébraux humains à l’évolution du rôle des CAMs au cours du vieillissement et à leur implication potentielle dans la régulation de la réponse inflammatoire survenant dans le cerveau après un AVC ischémique.
Dans un premier temps, les scientifiques ont cherché à caractériser les évolutions du rôle des CAMs et de leur environnement biologique au cours du vieillissement. Ils ont ainsi pu observer que, si le nombre de CAMs ne fluctuait pas avec l’âge, leurs fonctions évoluaient ; une molécule spécifique apparaissait à leur surface : le récepteur MHC II, qui joue un rôle majeur dans la communication entre cellules immunitaires (par exemple pour coordonner la réponse immunitaire face à la présence d’un pathogène). Dans le même temps, la barrière hématoencéphalique, étanche dans les jeunes cerveaux, devenait, elle, plus poreuse, permettant alors le passage de certaines cellules immunitaires en provenance du sang vers le parenchyme cérébral.
« Ces observations suggèrent que les CAMs seraient capables d’adapter leur activité en fonction du stade de la vie, de l’état de santé de la personne et de la région du cerveau où ils se trouvent », précise Marina Rubio.
Ainsi, pour compenser l’augmentation de la porosité de la barrière hématoencéphalique avec l’âge, ils renforceraient leurs capacités de communication avec les autres cellules immunitaires en exprimant davantage le récepteur MHC II.
« À la suite d’un AVC ischémique, cela pourrait permettre de prévenir une réponse immunitaire trop importante qui aurait des conséquences neurologiques plus graves », ajoute la chercheuse.
L’équipe de recherche s’est ensuite intéressée à l’impact de ces changements fonctionnels sur la réponse immunitaire dans le parenchyme cérébral après un AVC ischémique. Pour ce faire, elle a comparé ce qu’il se produisait après un AVC dans un cerveau âgé normal de souris et ce qu’il se produisait en l’absence de CAMs ou lorsque leur récepteur MHC II était inhibé.
Dans ces deux derniers modèles, les chercheuses et les chercheurs ont pu observer que lors de la phase aiguë de l’AVC ischémique mais également dans les jours suivants, davantage de cellules immunitaires provenant du sang traversaient la barrière hémato-encéphalique, témoignant d’une perméabilité accrue de cette dernière, couplée à une réponse immunitaire exacerbée. Ce phénomène s’accompagnait d’une aggravation des atteintes neurologiques causées par l’AVC.

« Ces résultats suggèrent que les CAMs acquièrent, au cours du vieillissement, un rôle central dans l’orchestration du trafic des cellules immunitaires après un AVC ischémique, explique Denis Vivien. Grâce à leur capacité d’adaptation, ils assureraient un contrôle étroit continu de l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique et de l’intensité de la réponse inflammatoire. »
Le récepteur MHC II porté par les CAMs semble être impliqué dans cette modulation ainsi que dans la limitation des atteintes neurologiques dues à l’AVC.
La suite des recherches pour cette équipe visera à mieux comprendre les mécanismes moléculaires intervenant dans le dialogue entre les CAMs et les cellules qui tapissent la paroi interne des vaisseaux sanguins cérébraux.
« L’objectif sera, à terme, d’identifier et de développer de nouvelles cibles thérapeutiques qui pourraient permettre de moduler la réponse immunitaire cérébrale de manière adaptée à chaque patient après un AVC », conclut Marina Rubio.
 
[1]La barrière hémato-encéphalique sépare les vaisseaux sanguins cérébraux du parenchyme cérébral. Elle joue un rôle de filtre fortement sélectif capable à la fois de laisser passer les nutriments essentiels pour le cerveau tout en protégeant le parenchyme des pathogènes, toxines ou hormones circulant dans le sang et susceptibles de réussir à sortir des vaisseaux.
[2]Le parenchyme cérébral est le tissu fonctionnel du cerveau directement impliqué dans les activités neuronales et la transmission de l’influx nerveux. Il est entouré par les espaces périvasculaires et les méninges où résident notamment les CAMs.

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Des neurones en ébullition pendant le sommeil

27 Juin 2019 | Par Inserm (Salle de presse) | Neurosciences, sciences cognitives, neurologie, psychiatrie

Une équipe Inserm décrit pour la première fois le comportement et le langage des neurones qui assurent la consolidation de la mémoire pendant le sommeil. Bien loin de l’organisation statique et linéaire supposée, les chercheurs de l’Inserm montrent que le rôle des neurones varie rapidement au cours du temps et que le trajet de l’information change en permanence. Ces travaux sont parus dans Science Advances.
Les cellules du cerveau échangent constamment des informations. Pendant le sommeil, cela sert notamment à consolider la mémoire. Mais la façon dont ces échanges se font reste encore mal connue. L’électroencéphalogramme, qui permet de mesurer l’activité électrique globale du cerveau, montre des ondes régulières plus ou moins rapides selon les phases de sommeil, mais il ne permet pas de savoir comment est traitée l’information à l’échelle du neurone. Voilà qui est fait grâce à l’équipe de Christophe Bernard (Institut de Neuroscience des Systèmes – Inserm U1106). Pour y parvenir, l’équipe a utilisé des électrodes afin d’enregistrer l’activité électrique d’une centaine de neurones concentrés dans une région donnée. Ce sont ces signaux électriques qui portent l’information. Trois zones connues pour être impliquées dans la mémoire ont été enregistrées chez des rats pendant leur sommeil : l’hippocampe, le cortex préfrontal et le cortex entorhinal.

« D’après la régularité des ondes dans l’encéphalogramme, nous imaginions que les neurones fonctionnaient selon un schéma bien précis et répétitif pour transmettre les informations ou les stocker (un peu à la manière d’une machine industrielle bien réglée). Or les enregistrements montrent qu’il n’en est rien », clarifie Christophe Bernard.
Des groupes de neurones s’organisent entre eux pendant des temps très courts pour stocker et transmettre de l’information, et se relaient en permanence au cours du temps. Et au sein de chaque groupe, seuls quelques neurones jouent un rôle prépondérant. « Il y a ainsi une succession de sous-états avec au final, environ la moitié des neurones de ces trois régions qui jouent un rôle clé dans le traitement de l’information à un moment ou à un autre. Autrement dit, il n’y a pas de hiérarchie établie au sein des neurones, mais plutôt une répartition équilibrée des rôles », explique Christophe Bernard.

Une circulation fluide
L’autre découverte majeure est que, pendant un sous-état donné, l’information ne suit pas toujours le même chemin. « Ce fut une surprise car la théorie dominante était que le transfert de l’information suivait un trajet fixe. Or, nous constatons que ce n’est pas le cas. Dans le cerveau, les partenaires avec lesquels un neurone échange fluctuent d’un instant à l’autre. Cela se passe un peu comme sur internet, illustre le chercheur.
Un mail qui part de Paris vers Sydney, passera par des serveurs situés dans différents pays au cours de son acheminement et ces serveurs varieront au cours de la journée en fonction du trafic. Dans le cerveau c’est pareil : même quand l’information est la même, les itinéraires qu’elle emprunte ne sont pas fixes et les partenaires changent sans arrêt ».

Enfin, ces travaux ont permis de décoder le type de langage que les neurones parlent. Si un sous-état correspond à un « mot », la séquence de sous-états constitue une phrase. Même si la signification des mots et des phrases échappe encore aux chercheurs, ces derniers ont pu établir que le langage parlé par les neurones est complexe, ce qui permet d’optimiser le traitement de l’information. Un langage simple contient très peu de mots ; il est facile à apprendre mais il est difficile de convoyer des notions complexes. Un langage chaotique contient un mot pour chaque situation possible, et est impossible à apprendre. Le langage des neurones est complexe, comme pour les langues humaines. A noter que cette complexité est supérieure lors du sommeil paradoxal (celui des rêves) que pendant le sommeil lent.
Les chercheurs vont maintenant regarder ce qu’il en est en cas d’éveil, de réalisation de taches particulières ou encore en cas de pathologies. Ils vont notamment étudier le lien possible entre les pertes mnésiques chez les sujets épileptiques et la complexité du langage neuronal.

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LA MICROCIRCULATION CÉRÉBRALE (2000)

Réalisation : 3 janvier 2000 - Mise en ligne : 3 octobre 2007
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Descriptif
Le laboratoire de Recherches cérébrovasculaires du CNRS a développé une méthode originale de visualisation de la circulation sanguine du cerveau qui utilise un microscope de fluorescence à effet confocal et à balayage laser. L'objet de ce film est de montrer les images de microcinéma obtenues par ce procédé sur un cerveau de rat en conditions physiologiques et lors d'une pathologie fréquente, l'ischémie. L'injection de fluorescéine dans le plasma permet de visualiser les micro-vaisseaux. Dans un deuxième temps, l'injection de globules rouges préalablements rendus fluorecents permet d'observer le flux sanguin dans les anastomoses fonctionelles entre deux vaisseaux du même type. La microscopie confocale rend ce type d'exploration possible jusqu'à 200 microns dans le tissu cérébral. Les conséquences microcirculatoires d'une ischémie cérébrale globale transitoire (c'est à dire d'un arrêt de la circulation dans l'ensemble de l'encéphale) et de la reperfusion consécutive sont visualisées. Deux durées d'ischémie sont présentées : vingt secondes et quinze minutes, mettant en évidence des différences de réactivité vasculaire et circulatoire. Cette méthode permet donc, lors de la simulation de différents types d'accidents cérébrovasculaires ou lors d'une activation physiologique, de visualiser de façon dynamique la microcirculation dans les couches superficielles du cerveau.
GénériqueAuteurs : Elisabeth Pinard, Jacques Seylaz Réalisation : Jean-François Ternay Producteurs : Laboratoire de Recherches Cérébrovasculaires - CNRS / CNRS Images/Media Diffuseur : CNRS Diffusion

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Iode et Thyroïde


Qu'est ce que la thyroïde ? A quoi sert-elle ? Qu'est-ce que l'iode ? Quel est son rôle ? A quoi sert l'iode radioactif en médecine ? Découvrez dans ce chapitre les réponses à ces questions.

Publié le 3 octobre 2012

"Qu'est-ce que la thyroïde ? A quoi sert-elle ?"
La thyroïde est une petite glande située à la base du cou, en avant de la trachée et en dessous du larynx. Elle est formée de deux lobes réunis par une partie étroite, resserrée, qu'on appelle isthme.
La thyroïde permet de synthétiser les hormones thyroïdiennes qui interviennent dans la régulation du métabolisme (fonction de toutes les cellules et des organes).
Chez l'enfant, ces hormones jouent un rôle fondamental sur la croissance et le développement, en particulier au niveau du système nerveux central.
L'iode étant un élément opaque aux rayons X, il présente un intérêt particulier en médecine pour le diagnostic médical.


L'iode 123 est notamment utilisé comme traceur pour des scintigraphies. © L.Medard/CEA

 
La distribution d'iode est organisée à proximité des centrales nucléaires afin de saturer la glande thyroïde en iode stable, en cas de risque de dispersion d'isotopes radioactifs de l'iode. © C.Dupont/CEA

"Qu'est-ce que l'iode ? Quel est son rôle ?"
L'iode est un oligo-élément essentiel pour l'organisme humain car il intervient dans le fonctionnement de la thyroïde, plus précisément, dans la fabrication des hormones thyroïdiennes.
De fait, une carence en iode peut entraîner des troubles plus ou moins graves du métabolisme. Les troubles sont d'autant plus importants que la carence est profonde et durable.

"A quoi sert l'iode ?"
L'iode étant un élément opaque aux rayons X, il présente un intérêt particulier en médecine pour le diagnostic médical : l'iode stable est inclus dans des molécules servant de produits de contraste. L'iode stable entre également dans la composition de certains médicaments, notamment pour la prévention de tachycardies (amiodarone®).
A l'état d'ion iodure, l'iode se concentre sélectivement, c'est-à-dire par affinité naturelle, dans les cellules de la thyroïde. C'est cette propriété de fixation dans les cellules thyroïdiennes normales, ou pathologiques, qui est mise à profit avec les isotopes radioactifs de l'iode, pour le traitement d'états pathologiques de la thyroïde (ex. hyperthyroïdie, cancers de la thyroïde, métastases de cancers de la thyroïde).

"A quoi sert l'iode radioactif en médecine ?"
Trois isotopes radioactifs de l'iode sont tout particulièrement utilisés en médecine : l'iode 131, l'iode 123 et l'iode 125.
*         L'iode 131 est utilisé principalement en thérapie du cancer de la thyroïde. Il permet notamment de détruire les cellules thyroïdiennes restantes après ablation de la thyroïde s'il existe un risque de rechute , ou pour le traitement de métastases. Par ailleurs, dans le cas d'hyperthyroïdie résistant à un blocage médicamenteux, un traitement à l'iode 131 permet de détruire spécifiquement les cellules thyroïdiennes.
*         L'iode 123 est réservé au diagnostic, il permet de faire des explorations fonctionnelles et morphologiques de la thyroïde.
*         Enfin, l'iode 125 est utilisé en radio-immuno analyse, pour le diagnostic et la thérapie.

"Pourquoi distribue-t-on des comprimés d'iode aux personnes vivant près d'installations nucléaires ?"
Seul un accident très grave pourrait entraîner le rejet massif de poussières radioactives dans l'atmosphère. Du fait de la conception des sites nucléaires en France, ces rejets gazeux ne s'échapperaient dans l'environnement que passé un délai de quelques heures après la défaillance de l'installation.
Plusieurs corps radioactifs pourraient être libérés dans l'environnement dont l'iode 131* qui viendrait se fixer sur la thyroïde. Si un tel accident survenait en France, le préfet demanderait à la population environnante de prendre un comprimé d'iode stable (non radioactif) le plus tôt possible, afin que cet iode, en se fixant immédiatement dans la thyroïde, sature celle-ci et empêche la fixation ultérieure de l'iode radioactif inhalé.
La prise de 100 mg d'iodure juste avant l'exposition (pour une personne non carencée en iode) permet d'éviter 95% ou plus de la dose à la thyroïde, 90% si la prise est concomitante à l'incorporation, mais environ 50% si elle est réalisée 6 heures après. Si l'exposition aux iodes radioactifs se prolonge, la répétition de la prise d'iodure peut s'avérer nécessaire pour maintenir un blocage de la thyroïde suffisant. Ce sont les autorités compétentes qui décident de la prise d'iode unique ou répétée.
Pour les personnes les plus sensibles (jeunes de moins de 20 ans, femmes enceintes ou qui allaitent) des mesures spécifiques complémentaires peuvent être prises. Le traitement consiste en la prise unique d'un comprimé de 130 mg d'iodure de potassium, éventuellement renouvelée les jours suivants :
*         adultes (y compris les femmes enceintes) et enfants de plus de 12 ans : un comprimé à dissoudre dans un verre (eau, jus de fruit),
*         enfants de 3 à 12 ans : un demi comprimé,
*         enfants de 0 à 3 ans : un quart de comprimé.
*        
Les comprimés d'iode stable ont un statut de médicament depuis 1997. Leur durée de conservation est de 5 ans. La distribution est essentiellement effectuée par l'intermédiaire des officines de pharmacie.
* La radioactivité de l'iode 131 diminue de moitié tous les 8 jours.

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