Les changements ultrastructuraux dans le tissu cérébral favorisent les processus inflammatoires
Il est 7 heures du matin, le réveil sonne : vous ouvrez les yeux, sortez vos jambes du lit, faites une conférence au travail, jouez un match de tennis le soir. Les milliards de cellules nerveuses qui composent la matière grise de notre cerveau nous permettent d’accomplir ces différentes tâches. Ils sont interconnectés des millions de fois par des fibres nerveuses situées plus profondément dans le cerveau, appelées axones. Beaucoup de ces axones sont enveloppés par un “ruban isolant” cellulaire.
La couverture isolante est faite de myéline, une substance riche en lipides qui recouvre les axones en jusqu’à 150 couches. Ensemble, les axones et la myéline forment ce qu’on appelle la substance blanche. A intervalles réguliers, les gaines de myéline présentent un petit interstice appelé nœud de Ranvier. Lorsqu’un signal est transmis d’une cellule à l’autre au moyen d’un influx nerveux électrique, il saute littéralement d’un nœud à l’autre. Cela accélère de 100 fois la communication sur les axones myélinisés.
La matière blanche, cependant, est plus qu’une “collection de câbles” bien triée et isolée de manière optimale. Il aide à différents processus dans le cerveau, tels que l’apprentissage, la mémoire ou les compétences sociales. Si ce tissu est endommagé, des maladies telles que la SEP peuvent se développer. Dans la SEP, qui touche jusqu’à 280 000 personnes rien qu’en Allemagne, la couche de myéline autour des axones est endommagée ou détruite. Ces lésions, associées à des réactions inflammatoires, peuvent être détectées par des techniques d’imagerie.
Cependant, les scientifiques savent encore peu de choses sur la façon dont les changements dans les axones et la myéline au niveau subcellulaire sont liés aux processus inflammatoires. Des chercheurs dirigés par Wiebke Möbius à l’Institut Max Planck (MPI) pour les sciences multidisciplinaires à Göttingen et Inge Huitinga à l’Institut néerlandais des neurosciences à Amsterdam (Pays-Bas) ont maintenant découvert que la structure fine – appelée ultrastructure – de la matière blanche apparemment normale chez les patients atteints de SEP est déjà altérée, avant l’apparition des premiers foyers d’inflammation. Leurs recherches sont publiées dans la revue Annales de Neurologie.
La qualité des échantillons de myéline est déterminante
“Les zones qui peuvent être critiques pour la SEP ne peuvent être étudiées qu’au niveau ultrastructural à l’aide de la microscopie électronique”, explique Möbius. Cependant, ajoute-t-elle, les structures tissulaires sont souvent endommagées dans les méthodes de préparation conventionnelles en raison de la fixation chimique et de l’enrobage.
“C’est particulièrement vrai pour la myéline sensible. Le grand défi pour nous était donc de mieux préserver les structures dans l’échantillon de tissu. Pour ce faire, nous avons notamment optimisé la méthode de fixation des échantillons”, explique le responsable. de l’installation de microscopie électronique du City Campus du MPI.
Pour leurs expériences, les scientifiques ont utilisé des échantillons de tissus de la Netherlands Brain Bank. Ceux-ci provenaient de patients atteints de SEP qui avaient accepté au cours de leur vie de faire don de leur cerveau post-mortem pour la recherche et les dossiers médicaux.
Comme l’a montré l’équipe, dans la substance blanche d’apparence normale des patients atteints de SEP, les gaines de myéline sont visiblement altérées et la myéline est moins compacte. Les nœuds de Ranvier sont également désorganisés. En plus de ces changements structurels, les chercheurs ont trouvé des marqueurs cellulaires de l’inflammation dans le tissu apparemment normal : des lymphocytes T et des cellules immunitaires activées du cerveau appelées cellules microgliales.
Enfin et surtout, la densité des mitochondries – les générateurs d’énergie de la cellule – a été considérablement augmentée dans les processus des cellules nerveuses, ce qui suggère que la communication entre les cellules nerveuses nécessite plus d’énergie que chez les personnes en bonne santé. Aletta van den Bosch du groupe néerlandais explique : “Les mitochondries produisent non seulement de l’énergie vitale, mais aussi de nombreux sous-produits tels que les radicaux d’oxygène. Nous soupçonnons que ceux-ci peuvent augmenter les dommages à la myéline.”
Möbius ajoute : « Nous pouvons voir clairement que dans la SEP, les modifications ultrastructurales de la substance blanche sont liées à une inflammation chronique du cerveau. Ces deux anomalies pathologiques pourraient contribuer à la progression de la maladie. Le fait que l’ultrastructure de la myéline puisse maintenant être préservée d’une telle qualité pour des études au microscope électronique fournira, espérons-le, de nouvelles informations. »
