Mercredi 23 octobre 2013.- Une enquête du Medical Center de l'Université de Rochester, à New York, aux États-Unis, montre qu'un système récemment découvert qui élimine les déchets du cerveau agit principalement pendant le sommeil. Cette révélation pourrait transformer la compréhension des scientifiques des effets biologiques du sommeil et indiquer de nouvelles façons de traiter les troubles neurologiques.
"Cette étude montre que le cerveau a des états fonctionnels différents lorsque vous dormez et lorsque vous vous réveillez", a déclaré Maiken Nedergaard, codirectrice du Center for Translational Neuromedicine du University of Rochester Medical Center (URMC) et auteur principal de travailler "En fait, la nature réparatrice du sommeil semble être le résultat d'une liquidation active des sous-produits de l'activité neuronale qui s'accumulent pendant l'éveil", ajoute-t-il.
L'étude, publiée jeudi dans la revue «Science», révèle que la méthode unique d'élimination des déchets dans le cerveau, connue sous le nom de système «glymphatique», est très active pendant le sommeil, éliminant les toxines responsables de la maladie Alzheimer et autres troubles neurologiques. De plus, les chercheurs ont découvert que pendant le sommeil, les cellules cérébrales sont de taille réduite, ce qui permet d'éliminer plus efficacement les déchets.
On sait que pratiquement toutes les espèces d'animaux, de la mouche des fruits à la baleine noire, dorment d'une certaine manière, mais cette période de latence présente des inconvénients importants, surtout lorsque les prédateurs sont à l'affût. Cela nous a amenés à penser que si le rêve ne remplit pas une fonction biologique essentielle, alors c'est peut-être l'une des plus grandes erreurs d'évolution.
Alors que des découvertes récentes ont montré que le sommeil peut aider à stocker et à consolider les souvenirs, ces avantages ne semblent pas surmonter la vulnérabilité, ce qui conduit les scientifiques à spéculer qu'il devrait y avoir une fonction plus essentielle pour le cycle veille-sommeil.
Ces nouveaux résultats s'ajoutent à la découverte faite l'an dernier par Nedergaard et ses collègues de l'existence d'un système unique dans le cerveau qui élimine les déchets, jusqu'alors inconnus. Le système responsable de l'élimination des déchets cellulaires dans le reste du corps, le système lymphatique, ne s'étend pas à celui du cerveau car le cerveau maintient son propre "écosystème" fermé et est protégé par un système complexe de passerelles moléculaires, appelé barrière hémato-encéphalique, qui contrôle étroitement ce qui entre et sort du cerveau.
Ce processus de nettoyage n'avait pas été détecté auparavant car il ne peut être observé que dans le cerveau vivant, ce qui n'était pas possible avant l'arrivée des nouvelles technologies d'imagerie, c'est-à-dire la microscopie de deux photons. Grâce à ces techniques, les chercheurs ont pu observer chez la souris, dont le cerveau est très similaire à l'homme, ce qui équivaut à un système de canalisation entre les vaisseaux sanguins du cerveau et les pompes de liquide céphalo-rachidien (LCR) à travers les tissus du cerveau, purger les déchets dans le système circulatoire, où ils se dirigent enfin vers le système de circulation sanguine générale et, finalement, le foie.
L'élimination en temps opportun des déchets du cerveau est essentielle dans l'accumulation incontrôlée de protéines toxiques telles que la bêta-amyloïde, ce qui peut conduire à la maladie d'Alzheimer. En fait, presque toutes les maladies neurodégénératives sont associées à l'accumulation de déchets provenant des cellules.
L'un des indices qui a suggéré que le système «glymphatique» pourrait être plus actif pendant le sommeil était le fait que la quantité d'énergie consommée par le cerveau ne diminuait pas de façon spectaculaire pendant notre sommeil. Parce que le pompage du LCR nécessite beaucoup d'énergie, les chercheurs ont émis l'hypothèse que le processus de nettoyage pourrait ne pas être compatible avec les fonctions que le cerveau doit remplir lorsque nous sommes éveillés et traitons activement les informations.
À travers une série d'expériences sur des souris, les scientifiques ont observé que le système «glymphatique» était presque dix fois plus actif pendant le sommeil et que le cerveau éliminait significativement plus de bêta-amyloïde lorsque les rongeurs dormaient.
Une autre découverte surprenante est que les cellules du cerveau "rétrécissent" de 60% pendant le sommeil, une contraction qui crée plus d'espace entre les cellules et permet au LCR de se laver plus librement à travers les tissus cérébraux. En revanche, lorsqu'ils sont éveillés, les cellules du cerveau sont plus proches les unes des autres, ce qui limite le flux de LCR.
Les chercheurs ont noté qu'une hormone appelée norépinéphrine est moins active pendant le sommeil. Ce neurotransmetteur est connu pour être jeté en rafales lorsque le cerveau doit être vigilant, généralement en réponse à la peur ou à d'autres stimuli externes, de sorte que les chercheurs pensent que la norépinéphrine peut servir de "maître régulateur" du contrôle. de la contraction et de l'expansion des cellules du cerveau pendant les cycles veille-sommeil.
"Ces résultats ont des implications importantes pour le traitement des maladies de la saleté dans le cerveau, comme la maladie d'Alzheimer", a déclaré Nedergaard. Selon lui, comprendre exactement comment et quand le cerveau active le système «olympique» et nettoie les déchets est une première étape cruciale dans les efforts visant à moduler potentiellement ce système et à le faire fonctionner plus efficacement.
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"Cette étude montre que le cerveau a des états fonctionnels différents lorsque vous dormez et lorsque vous vous réveillez", a déclaré Maiken Nedergaard, codirectrice du Center for Translational Neuromedicine du University of Rochester Medical Center (URMC) et auteur principal de travailler "En fait, la nature réparatrice du sommeil semble être le résultat d'une liquidation active des sous-produits de l'activité neuronale qui s'accumulent pendant l'éveil", ajoute-t-il.
L'étude, publiée jeudi dans la revue «Science», révèle que la méthode unique d'élimination des déchets dans le cerveau, connue sous le nom de système «glymphatique», est très active pendant le sommeil, éliminant les toxines responsables de la maladie Alzheimer et autres troubles neurologiques. De plus, les chercheurs ont découvert que pendant le sommeil, les cellules cérébrales sont de taille réduite, ce qui permet d'éliminer plus efficacement les déchets.
On sait que pratiquement toutes les espèces d'animaux, de la mouche des fruits à la baleine noire, dorment d'une certaine manière, mais cette période de latence présente des inconvénients importants, surtout lorsque les prédateurs sont à l'affût. Cela nous a amenés à penser que si le rêve ne remplit pas une fonction biologique essentielle, alors c'est peut-être l'une des plus grandes erreurs d'évolution.
Alors que des découvertes récentes ont montré que le sommeil peut aider à stocker et à consolider les souvenirs, ces avantages ne semblent pas surmonter la vulnérabilité, ce qui conduit les scientifiques à spéculer qu'il devrait y avoir une fonction plus essentielle pour le cycle veille-sommeil.
Ces nouveaux résultats s'ajoutent à la découverte faite l'an dernier par Nedergaard et ses collègues de l'existence d'un système unique dans le cerveau qui élimine les déchets, jusqu'alors inconnus. Le système responsable de l'élimination des déchets cellulaires dans le reste du corps, le système lymphatique, ne s'étend pas à celui du cerveau car le cerveau maintient son propre "écosystème" fermé et est protégé par un système complexe de passerelles moléculaires, appelé barrière hémato-encéphalique, qui contrôle étroitement ce qui entre et sort du cerveau.
Ce processus de nettoyage n'avait pas été détecté auparavant car il ne peut être observé que dans le cerveau vivant, ce qui n'était pas possible avant l'arrivée des nouvelles technologies d'imagerie, c'est-à-dire la microscopie de deux photons. Grâce à ces techniques, les chercheurs ont pu observer chez la souris, dont le cerveau est très similaire à l'homme, ce qui équivaut à un système de canalisation entre les vaisseaux sanguins du cerveau et les pompes de liquide céphalo-rachidien (LCR) à travers les tissus du cerveau, purger les déchets dans le système circulatoire, où ils se dirigent enfin vers le système de circulation sanguine générale et, finalement, le foie.
L'élimination en temps opportun des déchets du cerveau est essentielle dans l'accumulation incontrôlée de protéines toxiques telles que la bêta-amyloïde, ce qui peut conduire à la maladie d'Alzheimer. En fait, presque toutes les maladies neurodégénératives sont associées à l'accumulation de déchets provenant des cellules.
L'un des indices qui a suggéré que le système «glymphatique» pourrait être plus actif pendant le sommeil était le fait que la quantité d'énergie consommée par le cerveau ne diminuait pas de façon spectaculaire pendant notre sommeil. Parce que le pompage du LCR nécessite beaucoup d'énergie, les chercheurs ont émis l'hypothèse que le processus de nettoyage pourrait ne pas être compatible avec les fonctions que le cerveau doit remplir lorsque nous sommes éveillés et traitons activement les informations.
JUSQU'À DIX FOIS PLUS ACTIF
À travers une série d'expériences sur des souris, les scientifiques ont observé que le système «glymphatique» était presque dix fois plus actif pendant le sommeil et que le cerveau éliminait significativement plus de bêta-amyloïde lorsque les rongeurs dormaient.
Une autre découverte surprenante est que les cellules du cerveau "rétrécissent" de 60% pendant le sommeil, une contraction qui crée plus d'espace entre les cellules et permet au LCR de se laver plus librement à travers les tissus cérébraux. En revanche, lorsqu'ils sont éveillés, les cellules du cerveau sont plus proches les unes des autres, ce qui limite le flux de LCR.
Les chercheurs ont noté qu'une hormone appelée norépinéphrine est moins active pendant le sommeil. Ce neurotransmetteur est connu pour être jeté en rafales lorsque le cerveau doit être vigilant, généralement en réponse à la peur ou à d'autres stimuli externes, de sorte que les chercheurs pensent que la norépinéphrine peut servir de "maître régulateur" du contrôle. de la contraction et de l'expansion des cellules du cerveau pendant les cycles veille-sommeil.
"Ces résultats ont des implications importantes pour le traitement des maladies de la saleté dans le cerveau, comme la maladie d'Alzheimer", a déclaré Nedergaard. Selon lui, comprendre exactement comment et quand le cerveau active le système «olympique» et nettoie les déchets est une première étape cruciale dans les efforts visant à moduler potentiellement ce système et à le faire fonctionner plus efficacement.
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