Comme le système lymphatique dans le corps, le système glymphatique dans le cerveau élimine les déchets métaboliques et distribue les nutriments et autres composés importants. Les déficiences de ce système peuvent contribuer aux maladies du cerveau, telles que les maladies neurodégénératives et les accidents vasculaires cérébraux.
Une équipe de chercheurs de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis a trouvé une méthode non invasive et non pharmaceutique pour influencer le transport glymphatique à l’aide d’ultrasons focalisés, ouvrant la possibilité d’utiliser la méthode pour étudier plus avant les maladies cérébrales et la fonction cérébrale. Les résultats des travaux sont publiés dans le Actes de l’Académie nationale des sciences 15 mai.
Hong Chen, professeur agrégé de génie biomédical à McKelvey Engineering et de chirurgie neurologique à l’École de médecine, et son équipe, dont Dezhuang (Summer) Ye, associée de recherche postdoctorale, et Si (Stacie) Chen, ancienne associée de recherche postdoctorale, trouvé la première preuve directe que les ultrasons focalisés, combinés à des microbulles circulantes – ; une technique qu’ils appellent FUSMB – ; pourrait améliorer mécaniquement le transport glymphatique dans le cerveau de la souris.
Les ultrasons focalisés peuvent pénétrer le cuir chevelu et le crâne pour atteindre le cerveau et cibler précisément une région définie du cerveau. Dans des travaux antérieurs, l’équipe de Chen a découvert que les microbulles injectées dans la circulation sanguine amplifient les effets des ondes ultrasonores sur les vaisseaux sanguins et génèrent un effet de pompage, ce qui aide à l’accumulation d’agents délivrés par voie intranasale dans le cerveau, tels que des médicaments ou des traitements de thérapie génique. .
L’administration intranasale offre une nouvelle voie non invasive pour étudier la voie glymphatique dans les cerveaux intacts. Cette voie d’investigation du transport glymphatique a le potentiel d’être utilisée dans l’étude de la fonction glymphatique chez l’homme, qui est actuellement limitée par l’absence d’approches non invasives pour accéder au système glymphatique. »
Hong Chen, professeur agrégé de génie biomédical à McKelvey Engineering et de chirurgie neurologique à la School of Medicine de l’Université de Washington à St. Louis
Dans la nouvelle recherche, l’équipe a administré un traceur marqué par fluorescence par voie intranasale. Ensuite, ils ont administré des ondes ultrasonores focalisées dirigées profondément dans le cerveau vers le thalamus après injection intraveineuse de microbulles. Lorsqu’ils ont réalisé une imagerie 3D du tissu cérébral du côté traité, ils ont découvert que la FUSMB augmentait le transport du traceur dans l’espace périvasculaire.
Ils ont comparé cela avec trois groupes témoins avec diverses combinaisons d’ultrasons focalisés, de microbulles et du traceur. Toutes les souris des trois groupes témoins ont montré une accumulation de traceurs plus faible, ce qui a confirmé à l’équipe que le transport de traceurs amélioré était le résultat des ultrasons focalisés avec des microbulles.
Pour valider davantage leurs résultats, ils ont utilisé le traitement FUSMB après avoir injecté le traceur directement dans le liquide céphalo-rachidien, une méthode invasive mais couramment utilisée. Ils ont découvert que le FUSMB améliorait également le transport des traceurs le long des vaisseaux au niveau du site cérébral ciblé par ultrasons focalisés d’environ deux à trois fois par rapport au côté non ciblé.
« Indépendamment du fait que les traceurs aient été délivrés par voie intranasale ou injectée, le FUSMB a constamment amélioré le transport glymphatique », a déclaré Ye. « Notre étude utilisant l’imagerie par microscopie confocale combinée à la compensation des tissus cérébraux a obtenu des preuves directes qui ont prouvé sans équivoque que la FUSMB améliorait le transport glymphatique d’un agent protéique marqué chez la souris. »
L’équipe a également étudié divers types de vaisseaux, y compris les artérioles, les capillaires et les veinules, qui facilitent le transport du traceur amélioré par FUSMB en utilisant à la fois l’administration intranasale et injectée du traceur. Ils ont constaté une amélioration du transport glymphatique du traceur dans les artérioles et les capillaires avec les deux types d’accouchement. Ils ont constaté que l’intensité de fluorescence était plus élevée le long des artérioles que des capillaires et des veinules.
« Cette étude ouvre de nouvelles opportunités pour utiliser les ultrasons combinés aux microbulles comme approche non invasive et non pharmacologique pour manipuler le transport glymphatique », a déclaré Ye. « Les microbulles focalisées activées par ultrasons ont la promesse d’améliorer l’élimination des déchets dans le cerveau et d’atténuer potentiellement les maladies cérébrales causées par des altérations de la fonction du système glymphatique. »
Chen a déclaré que l’équipe se concentrera désormais sur l’application de cette méthode non invasive et non pharmacologique pour l’élimination des déchets cérébraux afin de lutter potentiellement contre les maladies neurodégénératives, telles que les maladies d’Alzheimer et de Parkinson.
