Maladies neurodégénératives : la logistique du cerveau perturbée par l’allongement du temps de trajet
Pourquoi les facultés cognitives diminuent-elles plus vite que la dégradation des vaisseaux sanguins qui composent le cerveau ? Pour répondre à cette question, des scientifiques ont utilisé des outils issus de la physique statistique. Ils ont montré que pour certaines maladies neurodégénératives, le sang met plus de temps à atteindre les neurones, temps durant lequel sa concentration en oxygène diminue, augmentant significativement le nombre de neurones en stress hypoxique.
Le cerveau a besoin d’être approvisionné en matières premières, comme l’oxygène, ainsi que d’être débarrassé des déchets après leur usage. Cette logistique est assurée par les capillaires, un réseau de vaisseaux sanguins dix fois plus fins que nos cheveux et dont la taille, la quantité et l’enchevêtrement rendent impossible toute observation directe chez l’humain. Or ces vaisseaux peuvent subir de nombreux dysfonctionnements : micro-occlusions, réduction de diamètre, disparition… Il est donc difficile de comprendre comment ils sont atteints par le vieillissement et les maladies neurodégénératives, ainsi que leur rôle dans certaines de ces pathologies. Une maladie d’Alzheimer précoce bouche par exemple les plus petits capillaires, mais, comme le réseau de vaisseaux est extrêmement dense dans le cerveau, le sang parvient tout de même à irriguer les neurones en passant par d’autres capillaires et son débit n’en est que très peu limité. Les facultés cognitives ne devraient donc pas être impactées, mais elles sont bien atteintes, et ce à un rythme plus important que la diminution du débit sanguin. En combinant analyses théoriques et simulations numériques, des chercheurs et chercheuses de l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT, CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse - Paul Sabatier) et de Géosciences Rennes (CNRS/Université Rennes 1) au sein de l’Observatoire des sciences de l’univers de Rennes (OSUR, CNRS/Université Rennes 1/Université Rennes 2/INRAE) ont montré que les temps de trajet du sang pour irriguer les neurones varient très fortement au sein du réseau capillaire. Une faible baisse du débit sanguin suffit alors pour qu’une fraction de neurones passent en conditions hypoxiques, ce qui compromet leur viabilité à long terme.