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Les étoiles du cerveau : les astrocytes

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Publié le 2/24/2021

Au milieu de milliards de connexions avec leurs voisins, les neurones s'échangent des informations électriques et chimiques à vitesse grand V, comme dans un jeu de laser tag avec 86 000 000 000 de joueurs. Les oligodendrocytes se joignent à eux et recouvrent le tout de myéline, comme une pâte à modeler, créant ainsi le terrain de jeu le plus sale et le plus complexe qui soit : notre cerveau. Mais il faut bien que quelqu'un nettoie après les enfants. Viennent donc les astrocytes.

Stellaires comme leur nom l'indique, les astrocytes sont des cellules en forme d'étoile avec de nombreux appendices qui prennent soin du reste du système nerveux central. Qu'il s'agisse de diriger les axones vers leur destination, de scanner le cerveau et de rediriger les signaux chimiques, de nourrir et d'hydrater les neurones ou d'appliquer un pansement sur leurs blessures, ils sont les véritables et infatigables gardiens du cerveau.


Astrocytes d’un cerveau de souris. Crédit : Archontia Kaminari


Plusieurs formes d'astrocytes existent dans le système nerveux central. Les astrocytes fibreux sont généralement situés dans la substance blanche du cerveau, et ont une conception assez simple. Ils s'ancrent aux parois des vaisseaux sanguins du cerveau, apportant une stabilité structurelle et une alimentation aux neurones. Les astrocytes protoplasmiques sont les plus courants. Ils se trouvent dans la matière grise et possèdent des appendices courts et très ramifiés qui s'enroulent autour des synapses et se déplacent parallèlement aux axones, fournissant ainsi un soutien structurel. Un astrocyte peut communiquer avec plus de 2 millions de synapses, ce qui permet de mettre de l'ordre dans le désordre que font les neurones après chaque échange d'informations. Les neurones préfèrent la vitesse à la ponctualité, provoquant la perte de certaines informations, même si les synapses sont ingénieuses et proches les unes des autres. Heureusement, les gardiens veillent toujours et sont prêts à nettoyer l'espace autour des synapses de tout neurotransmetteur qui se retrouverait à fuir. Les astrocytes radiaux (ou cellules gliales radiales) sont des cellules qui traversent les nombreuses couches du cerveau. L'un de leurs processus s'enracine dans la couche protectrice la plus externe du système nerveux appelée les méninges, tandis que l'autre se déplace vers les parties les plus profondes de la matière grise. Leur forme unique est très importante pour le développement neural, car elles aident les neurones à migrer, dirigeant chaque neurone vers sa destination finale.


Ces trois formes aident à protéger les bords du système nerveux en renforçant la barrière hématoencéphalique, le bouclier du cerveau situé juste sous le crâne.

Pendant très longtemps, on a pensé que les neurones étaient les seuls propriétaires de notre cerveau, et la seule lignée cellulaire qui comptait. Au fur et à mesure que l'attention de la communauté scientifique s'est déplacée de cette image mythique de neurones polyvalents vers d'autres types de cellules, les astrocytes ont clairement remporté l'Oscar du meilleur acteur dans un second rôle.


Demandez au gardien

Si vous avez besoin de trouver quelque chose dans un vaste complexe immobilier, demandez au gardien. Il en va de même pour le cerveau. Si quelque chose doit être fait, les astrocytes sont là pour le faire.

Ils soutiennent activement les synapses entre les neurones en les centrant et en enveloppant leurs appendices astraux autour d'eux. Ce mécanisme de soutien par une tierce partie pour un transfert d'informations autrement à sens unique a été proposé en 1999 et a été nommé la synapse tripartite. Elle se compose d'un neurone émetteur (neurone présynaptique), d'un neurone récepteur (neurone postsynaptique) et de l'appendice astrocytaire enveloppant. Le système à trois voies présente l'avantage supplémentaire d'une régulation de l'impulsion électrique qui envoie également des informations en retour au neurone présynaptique. Ce faisant, les astrocytes peuvent régler avec précision la quantité d'électricité (information) qui les traverse.


Modèle de la synapse tripartite. Crédit : Karine Guimaraes


De plus, les astrocytes nourrissent les cellules environnantes. La transmission d'informations est un travail difficile, et les neurones sont des gloutons très nécessiteux. Heureusement pour nous, les astrocytes sont toujours heureux de fournir une collation rapide à un neurone voisin sous forme de glucose ou de lactate. En cas de pénurie alimentaire, ils peuvent également déclencher des alarmes, ce qui fait gronder notre estomac et nous donne envie d'un morceau de chocolat supplémentaire. Ils peuvent alors élargir les vaisseaux sanguins environnants afin que le glucose frais arrive sans problème et sans dérangement à chaque neurone qui en a besoin.


Un pansement et un baiser sur le front

Si un nouvel axone, ainsi qu'une nouvelle synapse naissent (lorsque nous acquérons de l'expérience ou une nouvelle connaissance), le premier soutien qu'ils reçoivent est celui des astrocytes, qui les guident vers leur destination. Un oligodendrocyte est ensuite stimulé pour myéliniser l'axone, afin qu'il puisse fonctionner correctement. Si, toutefois, un nerf existant est endommagé, une forme spécifique d'astrocytes est la première à réagir. Une formation connue sous le nom de cicatrice gliale, qui arrête la propagation de la lésion et assure la stabilité de la région environnante, peut se former autour des lésions survenant dans le système nerveux central. Cette cicatrice fait encore l'objet de nombreux débats quant à son utilité.

D'une part, elle stoppe la propagation de la blessure et aide les cellules environnantes à guérir plus rapidement. Mais, d'autre part, elle a été considérée comme perturbatrice pour le développement de nouveaux neurones. Pour mettre les choses en perspective, imaginons une blessure au dos où la moelle épinière a été perturbée. Les vaisseaux sanguins éclatent et les axones se brisent en deux, coupant le flux d'informations en dessous du point de lésion. En quelques secondes, alors que le système immunitaire tisse sa couche protectrice sur l'extérieur de la moelle épinière, les astrocytes le font de l'intérieur. Tout saignement et toute perte de matière sont d'abord arrêtés, puis les astrocytes réactifs se regroupent et protègent le site blessé. Selon la gravité et la position de la blessure, une cicatrice gliale peut se former, ce qui non seulement arrête la propagation de la blessure, mais empêche également la régénération neurale.


Dichtiomie des lésions du système nerveux central. Crédit : Université de Kyushu


Si la cicatrice gliale se forme, le site de la blessure guérit plus rapidement, mais peut être laissé sans axones, ce qui stoppe toute communication ultérieure. Si la cicatrice gliale est absente, le site de la blessure a une chance beaucoup plus élevée de croissance axonale, mais la blessure peut persister beaucoup plus longtemps, passant potentiellement d'une blessure aiguë à une blessure chronique.


Nécessairement complexe

Les astrocytes sont encore mal compris et insuffisamment étudiés. Les nombreux bienfaits qu'ils procurent sont également à l'origine de nombreux troubles et maladies encore incurables ou même mal connus. Une comparaison évolutive montre que leur introduction dans le système nerveux central stimule la cognition et la complexité des organismes, et l'homme ne serait certainement pas le même sans les gardiens du cerveau!



Références:


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