Le cerveau flotte dans une mer de fluide qui le protège contre les blessures, lui fournit des nutriments et évacue les déchets. Les perturbations du flux et du reflux normaux du liquide ont été liées à des affections neurologiques, notamment la maladie d’Alzheimer et l’hydrocéphalie, un trouble impliquant un excès de liquide autour du cerveau.
Des chercheurs de la Washington University School of Medicine à St. Louis ont créé une nouvelle technique pour suivre les schémas de circulation du liquide dans le cerveau et ont découvert, chez les rongeurs, qu’il s’écoule vers des zones critiques pour le développement et le fonctionnement normaux du cerveau. De plus, les scientifiques ont découvert que la circulation semble anormale chez les jeunes rats atteints d’hydrocéphalie, une condition associée à des déficits cognitifs chez les enfants.
Les résultats, disponibles en ligne dans Nature Communications, suggèrent que le fluide qui baigne le cerveau – ; connu sous le nom de liquide céphalo-rachidien – ; peut jouer un rôle méconnu dans le développement normal du cerveau et les troubles neurodéveloppementaux.
« La dynamique désordonnée du liquide céphalo-rachidien pourrait être responsable des changements dans le développement cérébral que nous observons chez les enfants atteints d’hydrocéphalie et d’autres troubles cérébraux du développement », a déclaré l’auteure principale Jennifer Strahle, MD, professeure agrégée de neurochirurgie, de pédiatrie et de chirurgie orthopédique. En tant que neurochirurgien pédiatrique, Strahle traite les enfants atteints d’hydrocéphalie au St. Louis Children’s Hospital. « Il existe toute une série de troubles neurologiques chez les jeunes enfants, y compris l’hydrocéphalie, qui sont associés à des retards de développement. Pour bon nombre de ces conditions, nous ne connaissons pas la cause sous-jacente des retards de développement. Il est possible que, dans certains de ces cas, il y ait être une fonction altérée des régions du cerveau à travers lesquelles le liquide céphalo-rachidien circule. »
De nombreuses recherches ont été menées pour cartographier le drainage du liquide céphalo-rachidien dans le cerveau des adultes. Cependant, on ne sait pas bien comment le liquide céphalo-rachidien interagit avec le cerveau lui-même. Les voies du liquide céphalo-rachidien dans le cerveau varient probablement avec l’âge, car les jeunes enfants n’ont pas encore développé les voies de drainage matures des adultes.
Strahlé ; premier auteur Shelei Pan, étudiant de premier cycle; et ses collègues ont développé une technique d’imagerie par rayons X utilisant des nanoparticules d’or qui leur a permis de visualiser les modèles de circulation cérébrale avec des détails microscopiques. En utilisant cette méthode sur de jeunes souris et rats, ils ont montré que le liquide céphalo-rachidien pénètre dans le cerveau par de petits canaux principalement à la base du cerveau, une voie qui n’a pas été observée chez les adultes. De plus, ils ont découvert que le liquide céphalo-rachidien s’écoule vers des zones fonctionnelles spécifiques du cerveau.
Ces zones fonctionnelles contiennent des collections spécifiques de cellules, dont beaucoup sont des neurones, et elles sont associées à des structures anatomiques majeures du cerveau qui sont encore en développement. Nos prochaines étapes consistent à comprendre pourquoi le liquide céphalo-rachidien s’écoule spécifiquement vers ces neurones et quelles molécules sont transportées dans le liquide céphalo-rachidien vers ces zones. Il existe des facteurs de croissance dans le liquide céphalo-rachidien qui peuvent interagir avec ces populations neuronales spécifiques pour favoriser le développement, et l’interruption de ces interactions pourrait entraîner différentes voies pathologiques.
Jennifer Strahle, MD, professeure agrégée de neurochirurgie, de pédiatrie et de chirurgie orthopédique
D’autres expériences ont montré que l’hydrocéphalie réduit le flux de liquide céphalo-rachidien vers des groupes de neurones distincts. Strahle et ses collègues ont étudié une forme d’hydrocéphalie qui affecte certains prématurés. Les bébés nés prématurément sont vulnérables aux saignements cérébraux au moment de la naissance, ce qui peut entraîner une hydrocéphalie et des retards de développement. Strahle et ses collègues ont induit un processus chez de jeunes rats qui imitait le processus chez les bébés prématurés. Après trois jours, les minuscules canaux qui transportent le liquide céphalo-rachidien de la surface externe du cerveau vers le milieu étaient moins nombreux et plus courts, et la circulation vers 15 des 24 amas de neurones était considérablement réduite.
« L’idée que le liquide céphalo-rachidien peut réguler la fonction neuronale et le développement du cerveau n’est pas bien explorée », a déclaré Strahle. « Dans le cadre de l’hydrocéphalie, il est courant de voir un dysfonctionnement cognitif qui persiste même après que nous ayons réussi à drainer l’excès de liquide. La dynamique désordonnée du liquide céphalo-rachidien dans ces régions fonctionnelles du cerveau peut finalement affecter le développement du cerveau, et la normalisation du flux vers ces zones est un approche potentielle pour réduire les problèmes de développement. C’est un domaine passionnant, et nous n’en sommes qu’au début de la compréhension des diverses fonctions du liquide céphalo-rachidien.
