Des vaisseaux sanguins sains ne sont pas seulement importants pour la santé cardiaque.
Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’État de Pennsylvanie, le bien-être vasculaire est essentiel à la santé du cerveau et pourrait permettre de lutter contre le déclin cognitif lié à l’âge et les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer.
Les résultats mettent en évidence un rôle jusqu’ici peu étudié mais potentiellement crucial que le réseau vasculaire du cerveau – ou infrastructure énergétique – joue dans l’apparition des maladies neurodégénératives.
Les chercheurs ont publié leurs travaux dans la revue Nature Communications.
À l’aide de techniques d’imagerie avancées, l’équipe a créé des cartes du cerveau de souris qui illustrent la manière dont les cellules et les structures vasculaires, telles que les vaisseaux sanguins, évoluent avec l’âge et identifient les zones sujettes à la détérioration.
Lorsque les vaisseaux sanguins se détériorent, les cellules nerveuses du cerveau, appelées neurones, sont privées d’énergie et ne fonctionnent plus correctement ou meurent.
Ce phénomène peut conduire à la démence vasculaire, deuxième cause la plus fréquente de troubles cognitifs chez les personnes âgées, et à des symptômes tels que les troubles du sommeil.

Une carte détaillée du réseau vasculaire du cerveau permet d’identifier les zones qui dégénèrent sélectivement au cours de la vieillesse

« Dans un cas comme la maladie d’Alzheimer, la mort cellulaire a déjà eu lieu au moment où l’on peut observer des changements vasculaires et un rétrécissement significatif du cerveau à l’IRM.
Nous devons comprendre comment ces cellules et ces structures changent avant qu’une catastrophe majeure ne se produise », a déclaré Yongsoo Kim, professeur agrégé de sciences neuronales et comportementales au Penn State College of Medicine et auteur principal de l’étude.
Cette étude fournit des signes précoces de troubles neurodégénératifs qui pourraient conduire à un diagnostic plus précoce et à des indices sur la manière de ralentir le processus de vieillissement et les changements cognitifs.
Selon Kim, le vieillissement est l’un des principaux facteurs impliqués dans les troubles neurodégénératifs.
Cependant, les chercheurs ne savent pas exactement comment le vieillissement normal modifie le cerveau et en particulier son système vasculaire. Avec le vieillissement de la population, il est essentiel de comprendre ces changements, en particulier dans le réseau des vaisseaux sanguins.
Les vaisseaux sanguins, en particulier les microvaisseaux, régulent l’apport d’oxygène et d’énergie ainsi que l’élimination des déchets vers et depuis les neurones.
Malgré leur importance, la plupart des recherches se concentrent sur la dégénérescence de la structure et de la fonction des neurones au fil du temps, plutôt que sur le réseau vasculaire.
Lorsque les chercheurs s’intéressent au système vasculaire du cerveau, ils étudient principalement les gros vaisseaux sanguins ou se concentrent sur une seule zone du cerveau facilement accessible, le cortex somatosensoriel.
Plus important encore, les techniques d’imagerie typiques telles que l’IRM n’ont pas une résolution suffisante pour voir ce qui se passe dans les minuscules vaisseaux sanguins qui, selon les experts, représentent 80 à 85 % du système vasculaire du cerveau.
Kim et son équipe de recherche ont créé une carte détaillée du réseau vasculaire de l’ensemble du cerveau de la souris en utilisant deux techniques de cartographie 3D à haute résolution : la tomographie à deux photons en série – une technique qui produit une série d’images 2D empilées – et la microscopie à fluorescence à feuillets lumineux, qui image des échantillons 3D intacts pour visualiser l’ensemble du cerveau à la résolution d’une seule cellule.
Les scientifiques ont examiné les cerveaux de souris jeunes et âgées pour cartographier les changements dans le système vasculaire du cerveau au cours du processus normal de vieillissement.
Grâce à la cartographie à haute résolution qu’ils réalisent avec une résolution suffisante, les chercheurs peuvent reconstruire l’ensemble de la structure vasculaire et scanner l’ensemble du cerveau pour identifier les zones qui dégénèrent sélectivement avec l’âge.
Les experts ont constaté que la zone que la plupart des gens examinent présente le moins de changements, alors que de profonds changements se produisent dans les zones profondes du cerveau.
Les images ont montré que les changements dans le réseau vasculaire ne sont pas aussi prononcés partout dans le cerveau.
Ils sont plutôt concentrés dans le cerveau antérieur basal, les couches corticales profondes et le réseau hippocampique, ce qui suggère que ces régions sont plus sensibles à la dégénérescence vasculaire.
Ces régions jouent un rôle dans l’attention, le sommeil, le traitement et le stockage de la mémoire, entre autres fonctions.

Espoir de traitements futurs pour les troubles neurodégénératifs

Au fur et à mesure que le cerveau vieillit, la longueur des vaisseaux et la densité des ramifications diminuent d’environ 10 %, ce qui suggère que le réseau de distribution du sang est plus clairsemé.
En outre, les artères des cerveaux âgés sont plus courbées que celles des cerveaux jeunes, ce qui peut entraver la circulation sanguine, en particulier dans les zones éloignées des artères principales, telles que les couches corticales profondes.
L’équipe a également examiné les changements fonctionnels dans les vaisseaux et a constaté que le système réagit plus lentement dans les cerveaux âgés.
Cela signifie qu’il ne peut pas fournir de l’énergie aux neurones aussi rapidement et facilement que les cellules en ont besoin.
On observe également une perte de péricytes, un type de cellule qui régule l’approvisionnement en sang et la perméabilité des vaisseaux sanguins.
En conséquence, les vaisseaux sanguins deviennent « fuyants », ce qui compromet la barrière hémato-encéphalique.
Cette étude s’appuie sur des recherches antérieures menées par le groupe, qui a cartographié le système vasculaire d’un jeune cerveau de souris.
Ensuite, ils étudieront comment les changements dans le cerveau causés par la maladie d’Alzheimer affectent la santé vasculaire et la fonction des neurones.
À terme, ils espèrent que leurs travaux déboucheront sur des traitements pour les troubles neurodégénératifs.