- Les déchets produits par les quelque 170 milliards de cellules du cerveau constituent un indice clé pour le maintien de la santé et la compréhension des maladies neurodégénératives ; trois études parues dans Nature précisent les voies par lesquelles ces déchets s’évacuent pendant le sommeil
- Les ondes électriques lentes du sommeil profond semblent pousser le liquide entourant les cellules depuis les profondeurs du cerveau vers sa surface ; ce liquide passe ensuite dans la circulation sanguine, puis vers le foie et les reins
- Parmi les éléments éliminés figure l’amyloïde, liée aux plaques de la maladie d’Alzheimer, et les preuves s’accumulent montrant que ce système de nettoyage est altéré dans cette maladie
- Dans des expériences sur des souris, des stimulations sonores et lumineuses 40 fois par seconde ont induit des ondes cérébrales de même fréquence, augmentant l’entrée de liquide céphalo-rachidien, l’évacuation de liquide chargé de déchets et le transport de l’amyloïde
- Il reste à confirmer si le même mécanisme fonctionne chez l’humain, mais le vieillissement, les lésions et l’obstruction des vaisseaux cérébraux peuvent perturber ce système, ce qui le relie aux recherches sur la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, les maux de tête et la dépression
Pourquoi les voies d’élimination des déchets du cerveau suscitent de nouveau l’attention
- Le cerveau compte environ 170 milliards de cellules, et leur activité normale suffit à produire de nombreux déchets
- Un cerveau sain doit éliminer ces débris, mais la destination exacte de ces déchets est longtemps restée floue
- Deux équipes de recherche ont publié dans Nature 3 articles qui décrivent plus précisément le système d’élimination des déchets du cerveau
- Ces résultats pourraient fournir des pistes pour comprendre, traiter ou prévenir plusieurs maladies cérébrales
Pendant le sommeil, des ondes électriques poussent le liquide
- Pendant le sommeil profond, des ondes électriques lentes semblent pousser le liquide entourant les cellules des régions profondes du cerveau vers la surface
- À la surface du cerveau, une interface sophistiquée absorbe dans la circulation sanguine les déchets contenus dans ce liquide ; le sang les transporte ensuite vers le foie et les reins afin qu’ils soient éliminés du corps
- L’un des déchets emblématiques transportés dans ce processus est l’amyloïde
- L’amyloïde est une substance qui forme des plaques collantes dans le cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer
- Les preuves se multiplient indiquant que le système d’élimination des déchets du cerveau est endommagé dans la maladie d’Alzheimer
Le système glymphatique et la métaphore de la « plomberie du cerveau »
- Jeffrey Iliff et la Dr Maiken Nedergaard ont proposé il y a plus de dix ans l’idée qu’un liquide clair circulant dans et autour du cerveau faisait partie d’un système qui nettoie les déchets
- Ce système est appelé glymphatic system
- Son nom est inspiré du système lymphatique, qui contribue à la défense contre les infections, au maintien des fluides corporels et à la filtration des déchets et des cellules anormales
- Jonathan Kipnis compare ce système à la plomberie d’une maison
- C’est comme un dispositif où de l’eau propre arrive et où, après s’être lavé les mains, l’eau sale repart
- Le système lymphatique transporte les déchets jusqu’à la circulation sanguine via un réseau de fins conduits, mais le cerveau ne possède pas de tels conduits
- La question centrale était de savoir comment des molécules de déchets situées au milieu du cerveau se déplacent jusqu’aux limites du cerveau et finissent par quitter le corps
Les deux étapes mises en évidence par les études chez la souris
- En 2012 et 2013, Iliff et Nedergaard ont présenté des résultats montrant que, chez des animaux endormis, le liquide céphalo-rachidien traverse rapidement le cerveau et en évacue les déchets
- Les questions restées ouvertes portaient ensuite sur ce qui pousse le liquide et sur la façon dont les déchets franchissent la barrière qui sépare le tissu cérébral de la circulation sanguine
- L’équipe de Kipnis a mesuré l’intensité des ondes électriques lentes qui apparaissent lorsque les animaux entrent en sommeil profond
- L’équipe estime que cette mesure des ondes est liée à celle du flux du liquide interstitiel, le liquide présent dans l’espace entre les cellules
- Les ondes synchronisent l’activité des neurones et agissent comme un signal qui fait fonctionner les neurones comme de petites pompes, poussant le liquide vers la surface du cerveau
- Ces résultats ont été publiés dans un article de Nature en février : article Nature
- Une autre équipe, dirigée par des scientifiques du MIT, a également apporté des preuves supplémentaires que les ondes électriques lentes contribuent à l’élimination des déchets
- Des souris présentant une forme de maladie d’Alzheimer ont reçu des stimulations sonores et lumineuses survenant 40 fois par seconde
- La stimulation a induit des ondes cérébrales à la même fréquence lente
- Lors des tests, l’entrée de liquide céphalo-rachidien propre dans le cerveau et la sortie de liquide sale ont augmenté
- Le liquide évacué contenait de l’amyloïde, qui s’accumule dans le cerveau des patients atteints d’Alzheimer
- Cette étude a également été publiée dans Nature : article Nature
La sortie par laquelle les déchets franchissent la barrière du cerveau
- Dans un article distinct, Kipnis s’est penché sur la manière dont les déchets, dont l’amyloïde, traversent les membranes qui protègent le cerveau : article Nature
- L’équipe s’est intéressée aux veines qui traversent ces membranes
- Autour des veines se trouvent des espaces semblables à des manchons, qui ne sont pas totalement scellés
- Le liquide céphalo-rachidien s’en échappe par ces espaces, et les déchets sont transmis au système lymphatique du corps
Ce qu’il reste à résoudre pour l’appliquer à l’humain
- Les nouvelles études estiment que l’élimination des déchets du cerveau nécessite deux étapes
- Une étape consistant à pousser les déchets vers le liquide céphalo-rachidien qui entoure le cerveau
- Une étape consistant à les transférer vers le système lymphatique puis, finalement, à les expulser du corps
- Iliff estime que ces deux étapes peuvent être décrites séparément, mais qu’elles sont presque certainement liées sur le plan biologique
- De nombreux résultats obtenus chez la souris doivent encore être confirmés chez l’humain
- Les différences anatomiques entre les rongeurs et les humains sont considérables
- Ces résultats rejoignent aussi les recherches sur les facteurs de risque des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer
- Le vieillissement, les lésions et les maladies qui obstruent les vaisseaux cérébraux peuvent entraver le système d’élimination des déchets du cerveau
- Tous ces facteurs sont des facteurs de risque de la maladie d’Alzheimer
- Un trouble de l’élimination des déchets pourrait aussi intervenir dans la maladie de Parkinson, les maux de tête et la dépression
- Des approches aidant le cerveau à se nettoyer lui-même, comme l’induction d’ondes électriques lentes, pourraient ouvrir la voie à des recherches sur la prévention de diverses maladies
- Correction : les stimulations sonores et lumineuses utilisées dans l’expérience étaient de 40 fois par seconde, et non de 40 fois par minute
1 commentaires
Avis sur Hacker News
Cela concorde aussi avec la théorie selon laquelle le manque de sommeil profond augmente le risque d’Alzheimer et de démence
https://www.medicalnewstoday.com/articles/not-getting-enough...
https://www.sciencealert.com/study-finds-sleep-may-not-flush...
Il est question de souris présentant une forme d’Alzheimer auxquelles on a appliqué des stimuli sonores et lumineux se produisant 40 fois par seconde, et ces stimuli ont induit des ondes cérébrales à la même basse fréquence
Dans l’expérience, le flux de liquide céphalorachidien propre entrant dans le cerveau et de liquide sale sortant a augmenté, et il a aussi été confirmé que ce liquide transportait l’amyloïde qui s’accumule dans le cerveau des patients atteints d’Alzheimer
Du coup, je me demande si cela veut dire qu’on pourrait utiliser quelque chose comme la TMS à la place du sommeil, et si une défaillance ou une baisse de fonction de ce système pourrait aussi expliquer les personnes qui se disent « allergiques » aux ondes électromagnétiques
Même si l’on pouvait l’induire artificiellement, on aurait probablement toujours besoin de dormir à cause d’autres fonctions renforcées pendant le sommeil, comme la récupération physique
Cela dit, il pourrait être possible de réduire le besoin de sommeil ou d’atténuer une partie des effets nocifs du manque de sommeil
40 Hz semble plutôt correspondre à une forte reconnaissance de motifs ou à une attention soutenue
Les quasi-trillionnaires vont en tirer un bénéfice énorme grâce à la nouvelle journée de travail de 20 heures
Dès que j’ai lu le passage disant que « si l’on trouve des moyens d’aider le cerveau à se nettoyer lui-même, par exemple en induisant des ondes électriques lentes, on pourrait prévenir divers troubles », j’ai pensé aux battements binauraux
À l’université, quand j’étais trop fatigué mais que j’avais beaucoup à faire, j’utilisais un certain beat, et il m’aidait à récupérer en faisant une courte sieste d’environ 20 minutes
Parfois, la sieste elle-même n’était même pas nécessaire : il suffisait de laisser mon esprit se caler sur le beat pendant ce temps
Si une partie de cet effet consiste à déclencher un « nettoyage en profondeur », je me dis que cela pourrait devenir un moyen de réduire ce genre de troubles
J’avais téléchargé en torrent la piste la plus chère, qui était légendairement censée coûter 1 000 dollars, mais ça n’a rien changé ; peut-être parce que je ne l’avais pas payée :)
Pour nettoyer le cerveau, il me semble qu’il faudrait agir directement sur le tissu cérébral lui-même, et cela ne paraît pas possible
C’est assez étonnant qu’ils aient provoqué l’évacuation des déchets cérébraux chez des souris en leur montrant un spectacle de lumière et de musique
J’aimerais qu’on invente un bonnet à porter la nuit qui accélérerait ce processus pendant le sommeil, comme si l’on multipliait par plusieurs fois le temps de sommeil réel
Cela pourrait être efficace pour les personnes aux horaires de travail difficiles, comme les médecins, les chauffeurs routiers ou les pilotes
Ceux qui refuseraient de le porter seraient désavantagés face à ceux qui l’utilisent et finiraient par perdre leur emploi
Il ne s’agit ni de 40 Hz ni de lumière, mais de stimulation auditive ciblée en phase, avec plus de 10 ans d’études chez l’humain
Ce n’est pas un bonnet, mais une paire d’écouteurs et une app ou une piste audio suffisent
J’ai constaté que mon temps de sommeil avait diminué, mais que je me réveillais plus frais
Si « pendant le sommeil, des ondes électriques lentes poussent le liquide autour des cellules des profondeurs du cerveau vers la surface », est-ce que c’est ça, les rêves ?
Des ondes électriques et du liquide qui tapotent les cellules cérébrales ?
Quand on dort, les neurones des zones de traitement visuel ne reçoivent plus de signaux d’entrée, et ils pourraient alors être réaffectés aux zones voisines
La théorie était que le cerveau génère de faux signaux pour les maintenir occupés et empêcher cette prise de contrôle ; c’était assez fascinant
J’ai retrouvé le titre du livre : Livewired, de David Eagleman
J’ai pu reproduire l’audio utilisé dans l’expérience
sox -b 32 -Dr 96k -n 40hz_1ms_pulse_1hour.flac synth 0.001 sin 10k fade t 0.0005 0 0.0005 pad 0.024 repeat 140000L’objectif semble être de stimuler les neurones d’entrée 40 fois par seconde afin que cette fréquence pénètre le plus profondément et le plus largement possible dans le cerveau
Chez les souris, ils ont atteint cet objectif en combinant le son, la lumière et le toucher via des vibrations
L’hypothèse est que ce type d’entraînement neuronal aide à éliminer les déchets du cerveau, et ce serait une bonne chose si elle se confirmait
S’il s’agit de liquide, quelle influence a l’angle de la tête pendant le sommeil ?
Cela peut sembler un peu superstitieux, mais je le ressens clairement
Après une certaine durée de travail mental difficile, surtout une lecture exigeante, je sens ma concentration baisser et mes yeux devenir lourds
Si je réussis à faire une courte sieste profonde, parfois de moins de 15 minutes, tout cela est comme évacué et je peux à nouveau me concentrer
C’est une comparaison étrange, mais le soulagement ressemble à celui de vider une vessie pleine
Dans ce genre de situation, ne pas faire de sieste me paraît très mauvais pour la santé et dommageable
Heureusement, je n’ai pas de mal à m’endormir la nuit, mais une fois le soleil levé, j’ai l’impression que mon cerveau refuse de s’éteindre
J’arrive tout juste à faire une sieste en fin de matinée environ une fois toutes les une ou deux semaines
Je me sens de nouveau plein d’énergie et prêt à bouger immédiatement
C’est l’un des grands avantages du télétravail
Dans de nombreux métiers ou compétences qui demandent une forte concentration mentale, les personnes concernées auraient besoin de pauses ou auraient des limites de performance
L’exemple le plus marquant qui me vient à l’esprit est celui des interprètes simultanés de l’ONU
Ils ne peuvent interpréter une conversation en temps réel que pendant environ 45 minutes ; ensuite, à cause de la fatigue mentale, le taux d’erreurs augmente de façon exponentielle et il faut les remplacer par un autre interprète
Je l’ai toujours décrit comme une vague de libération qui traverse l’esprit
C’est vraiment agréable, et je me réveille avec une clarté comme si un poids avait été levé de mon esprit
Je suis un peu perdu : le système glymphatique n’était-il pas déjà connu depuis un bon moment ?
L’article dit littéralement que le système glymphatique était connu, mais que le mécanisme de fonctionnement réel ne l’était pas, et que cette étude porte justement sur ce mécanisme
La nouveauté concerne la lumière et le son à 40 Hz, et jusqu’ici cela n’a été réalisé que chez la souris