le-trafic-des-globules-rouges-contribue-à-modifier-oxygénation-du-cerveau

Un flux sanguin adéquat alimente le cerveau en oxygène et en nutriments, mais l’oxygénation a tendance à fluctuer de manière distincte et constante. L’origine de cette activité variable est cependant mal comprise.

Une cause des fluctuations de l’oxygénation 

Maintenant, des chercheurs de l’université de Pennsylvanie ont identifié une cause de ces fluctuations : le caractère aléatoire inhérent au débit des globules rouges dans de minuscules vaisseaux sanguins appelés capillaires.

Selon les chercheurs, ce caractère aléatoire pourrait avoir des implications potentielles dans la compréhension des mécanismes d’accumulation biologique qui sous-tendent les maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer.

« Ces fluctuations de l’oxygénation se produisent également dans d’autres tissus, comme les muscles », a déclaré Patrick Drew, professeur associé.  »La question que nous nous posions était la suivante : ces fluctuations sont-elles causées par l’activité neuronale ou par autre chose ? »

Ces fluctuations ressemblent à un bruit de type 1/f, un modèle statistique montrant de grandes fluctuations composées de nombreuses petites fluctuations et se produisant naturellement dans une variété de phénomènes, des prix du marché boursier à la hauteur des rivières. Les chercheurs ont étudié ces fluctuations chez les souris en raison des similitudes entre leur cerveau et celui des humains, selon Drew.

Une étude avec des souris sur le flux sanguin

Dans un premier temps, les chercheurs ont surveillé le flux sanguin, l’oxygénation et les signaux électriques produits par l’activité cérébrale – c’est la première fois que ces deux derniers éléments sont suivis simultanément, selon Drew – chez des souris éveillées. Ils ont recueilli les données pendant que ces souris se déplaçaient sur un tapis roulant sphérique pendant 40 minutes d’affilée.

Ensuite, pour étudier la relation entre l’activité cérébrale et les fluctuations de l’oxygénation, les chercheurs ont utilisé des composés pharmacologiques pour réduire temporairement et de manière réversible les signaux neuronaux dans le cerveau des souris. Malgré ce silence, les fluctuations se sont poursuivies, montrant une faible corrélation entre l’activité neuronale et l’oxygénation.

Cependant le passage des globules rouges a raconté une histoire différente. Grâce à la microscopie à balayage laser à deux photons, une technique d’imagerie utilisée pour visualiser les cellules au plus profond des tissus vivants, les chercheurs ont pu visualiser le passage des globules rouges individuels dans les capillaires.

« C’est comme la circulation », a déclaré Drew. « Parfois, il y a beaucoup de voitures qui passent, et le trafic est bouché, et parfois il n’y en a pas. Et les globules rouges vont dans les deux sens lorsqu’ils s’approchent d’un carrefour, donc ce flux aléatoire peut conduire à des goulots d’étranglement et à des blocages dans le vaisseau sanguin. »

L’importation des données expérimentales dans un modèle statistique a permis aux chercheurs d’effectuer d’autres simulations et de faire des déductions sur la base des quantités massives de données produites par le modèle. Les chercheurs ont découvert que ces arrêts aléatoires des globules rouges contribuaient aux fluctuations de l’oxygénation, ce qui confirme l’existence d’une relation entre le flux de globules rouges dans les capillaires et les infimes variations de l’oxygénation qui forment des tendances plus larges.

La régulation du flux sanguin et la maladie d’Alzheimer

Selon M. Drew, une meilleure compréhension de la régulation du flux sanguin et du transport subséquent de l’oxygène peut aider les chercheurs à améliorer la technologie médicale et à explorer les causes de maladies telles que la maladie d’Alzheimer.

Si les chercheurs ont identifié le lien entre le transport des globules rouges et l’oxygénation, d’autres recherches sont nécessaires pour étudier d’autres facteurs contribuant aux fluctuations de l’oxygénation qui pourraient jouer un rôle dans les maladies neurodégénératives.

Cette recherche a été publiée dans PLOS Biology.

Source : Pennsylvania State University
Crédit photo : StockPhotoSecrets