Des neuroscientifiques découvrent un composant jusque-là inconnu de l’anatomie du cerveau

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Illustration SLYM

Une nouvelle étude dans la revue Vieillissement naturel décrit une nouvelle structure anatomique dans le cerveau appelée SLYM, une abréviation de Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane, qui agit comme une barrière et une plate-forme à partir de laquelle les cellules immunitaires peuvent surveiller le cerveau. Crédit : Université de Copenhague

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De la complexité des réseaux de neurones aux fonctions et structures biologiques de base, le cerveau humain ne révèle ses secrets qu’à contrecœur. Les progrès de la neuro-imagerie et de la biologie moléculaire n’ont permis aux scientifiques que récemment d’étudier le cerveau vivant à un niveau de détail inatteignable auparavant, révélant nombre de ses mystères. La dernière découverte, décrite le 5 janvier dans la revue La scienceest un composant jusqu’alors inconnu de l’anatomie du cerveau qui agit à la fois comme une barrière protectrice et comme une plate-forme à partir de laquelle les cellules immunitaires surveillent le cerveau à la recherche d’infections et d’inflammations.

La nouvelle étude provient des laboratoires de Maiken Nedergaard, codirectrice du Centre de neuromédecine translationnelle de l’Université de Rochester et de l’Université de Copenhague et de Kjeld Møllgård, MD, professeur de neuroanatomie à l’Université de Copenhague. Nedergaard et ses collègues ont transformé notre compréhension de la mécanique fondamentale du cerveau humain et ont fait des découvertes importantes dans le domaine des neurosciences, notamment en détaillant les nombreuses fonctions critiques de cellules cérébrales auparavant négligées appelées glie et le processus unique du cerveau d’élimination des déchets, que le laboratoire a appelé le système glymphatique.

“La découverte d’une nouvelle structure anatomique qui sépare et aide à contrôler le flux de liquide céphalo-rachidien (LCR) dans et autour du cerveau nous permet désormais de mieux apprécier le rôle sophistiqué que joue le LCR non seulement dans le transport et l’élimination des déchets du cerveau, mais aussi en soutenant ses défenses immunitaires », a déclaré Nedergaard.

L’étude se concentre sur les membranes qui enveloppent le cerveau, qui créent une barrière avec le reste du corps et le maintiennent baigné dans le LCR. La compréhension traditionnelle de ce que l’on appelle collectivement la couche méningée, une barrière composée de couches individuelles appelées dure-mère, arachnoïde et pie.

La nouvelle couche découverte par l’équipe de recherche basée aux États-Unis et au Danemark divise en outre l’espace sous la couche arachnoïdienne, l’espace sous-arachnoïdien, en deux compartiments, séparés par la couche nouvellement décrite, que les chercheurs nomment SLYM, une abréviation de Ssous-arachnoïdien LYde type mphatique Membrasé. Bien qu’une grande partie de la recherche dans l’article décrive la fonction de SLYM chez la souris, elle signale également sa présence réelle dans le cerveau humain adulte.

Le SLYM est un type de membrane appelé mésothélium, qui est connu pour tapisser d’autres organes du corps, y compris les poumons et le cœur. La mésothélie entoure et protège généralement les organes et abrite des cellules immunitaires. L’idée qu’une membrane similaire pourrait exister dans le système nerveux central était une question posée pour la première fois par Møllgård, le premier auteur de l’étude. Ses recherches portent sur la neurobiologie du développement et sur les systèmes de barrières qui protègent le cerveau.

La nouvelle membrane est très mince et délicate, et se compose d’une seule ou de quelques cellules d’épaisseur. Pourtant le SLYM est une barrière étanche, et ne laisse passer que de très petites molécules ; il semble séparer le LCR « propre » et « sale ». Cette dernière observation laisse entrevoir le rôle probable joué par SLYM dans le système glymphatique, qui nécessite un flux et un échange contrôlés de LCR, permettant l’afflux de LCR frais tout en éliminant les protéines toxiques associées à[{” attribute=””>Alzheimer’s and other neurological diseases from the central nervous system. This discovery will help researchers more precisely understand the mechanics of the glymphatic system, which was the subject of a recent $13 million grant from the National Institutes of Health’s BRAIN Initiative to the Center for Translational Neuromedicine at the University of Rochester.

The SLYM also appears important to the brain’s defenses. The central nervous system maintains its own native population of immune cells, and the membrane’s integrity prevents outside immune cells from entering. In addition, the SLYM appears to host its own population of central nervous system immune cells that use the SLYM for surveillance at the surface of brain, allowing them to scan passing CSF for signs of infection.

Discovery of the SLYM opens the door for further study of its role in brain disease. For example, the researchers note that larger and more diverse concentrations of immune cells congregate on the membrane during inflammation and aging. When the membrane was ruptured during traumatic brain injury, the resulting disruption in the flow of CSF impaired the glymphatic system and allowed non-central nervous system immune cells to enter the brain.

These and similar observations suggest that diseases as diverse as multiple sclerosis, central nervous system infections, and Alzheimer’s might be triggered or worsened by abnormalities in SLYM function. They also suggest that the delivery of drugs and gene therapeutics to the brain may be impacted by SLYM function, which will need to be considered as new generations of biologic therapies are being developed.

Reference: “A mesothelium divides the subarachnoid space into functional compartments” by Kjeld Møllgård, Felix R. M. Beinlich, Peter Kusk, Leo M. Miyakoshi, Christine Delle, Virginia Plá, Natalie L. Hauglund, Tina Esmail, Martin K. Rasmussen, Ryszard S. Gomolka, Yuki Mori and Maiken Nedergaard, 5 January 2023, Science.
DOI: 10.1126/science.adc8810

Additional co-authors include Felix Beinlich, Peter Kusk, Leo Miyakoshi, Christine Delle, Virginia Pla, Natalie Hauglund, Tina Esmail, Martin Rasmussen, Ryszard Gomolka, and Yuki Mori with Center for Translational Neuromedicine at the University of Copenhagen. The study was supported with funding from the Lundbeck Foundation, Novo Nordisk Foundation, the National Institute of Neurological Disorders and Stroke, the U.S. Army Research Office, the Human Frontier Science Program, the Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation and the Simons Foundation.

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