La glue des neurones

Par Clarisabel Garcia Rodriguez, Helyette Hoffner et Jade Mathis De Fromont De Bouaille

Mots clés : Bionum

Saviez-vous que les neurones ne sont pas les seuls éléments de notre cerveau ? Bien-sûr, il contient des neurones, ça des neurones il en a, MAIS pas que ! Il ne faut pas oublier la glue des neurones, en proportion équivalente aux neurones! Cette fameuse glue ce sont les cellules gliales ! Elles ont des rôles indispensables au fonctionnement de notre cerveau.

Aujourd’hui, la bande de C’est pas sorcier, Jamy et ses deux acolytes, Fred et Sabine, sans oublier bien évidemment la petite voix, vont nous entraîner à la découverte des cellules gliales dans une aventure fictive. Qui sont ces cellules gliales ? Quelles rôles assurent-elles ?

Ppwwwwiiich 

Télé qui s’allume

• Jamy: Mais Fred qu’est-ce qui t’arrive ?
• Fred: Ah Jamy tu es là, tu ne devineras jamais ! Avec Sabine, on est allé en boîte disco hier, et en plein milieu de la piste, alors que “les Démons de Minuit” passait, j’ai glissé. Me voilà donc à terre, ma tête a percuté le sol et maintenant, j’ai super mal !
• Jamy: Oh bah mon pauvre, tu vas être fêlé pour de bon !
• Fred: Mais c’est pas drôle Jamy, je me suis peut-être abîmé le cerveau.
• Jamy: Maaaais non Fred ! Ton cerveau doit juste être un peu secoué, mais si tu as vraiment mal va voir un médecin pour être sûr.
• Fred: J’espère qu’il va bien, imagine si je ne peux plus l’utiliser ! Mes pauvres petits neurones ont dû souffrir .
• Jamy : Sans compter tes cellules gliales, qui ont aussi dû en prendre un coup.
• Fred : Qui ça ? Les cellules gliales ?
• Jamy : Bah oui Fred, les cellules gliales sont là pour protéger, nourrir, soutenir et même guider les neurones, aller je vais t’expliquer tout ça. Hop au boulot ! En route Marcel, roule ! … Et j’espère que t’auras pas un cerveau lent…

TIN TIN TINTIN, TIN TIN, TIN TIN TINTIN, TIN TIN, TINTINTIN TINNNNNNNNNNN

La Petite Voix :

Le cerveau, c’est l’organe principal du système nerveux. Il est composé de cellules, appelées neurones, et d’un autre type de cellules, appelées les cellules gliales. Pendant longtemps on pensait qu’il y avait beaucoup plus de cellules gliales que de neurones, mais les dernières découvertes ont montré que leur nombre est équivalent : environ 100 milliards de neurones et 100 milliards de cellules gliales.

Les neurones traitent et propagent les informations, comme les mouvements de notre corps. Ces informations vont ensuite être transmises sous forme d’un signal qui va passer de neurone en neurone. Ce dernier va servir de message aux autres cellules, et de cette manière, elles vont communiquer entre elles tout le long de notre corps. Certaines cellules gliales, comme les oligodendrocytes, vont permettre d’amplifier la vitesse de transmission de ces messages.

Retour studio :

Explication de la maquette par Jamy

• Jamy: Un neurone, c’est une cellule qui possède un long prolongement, appelé axone, qui lui permet de se diffuser tout le long du corps et dont le rôle est de transmettre les informations sous forme de signal électrique.
  

  ©Cest Pas Sorcier ©Jade Mathis de Fromont

• Sabine: Eh dis Jamy, tu sais que la cellule la plus grande de notre corps est un neurone ?
• Jamy: En effet Sabine, les axones des neurones peuvent atteindre jusqu’à 2 mètres de long pour le neurone qui va du cerveau à l’orteil, par exemple !
• Sabine: Wah c’est fou ! Mais comment un message peut se transmettre sur 2 mètres ? L’information ne se perd pas en chemin ?
• Jamy: Non, l’information reste intacte grâce à une structure qui recouvre les axones, que l’on appelle la myéline. La myéline accélère le message électrique en lui permettant de faire des “sauts” sur l’axone. On dit que le message se propage de façon saltatoire. Cette myéline est produite par un type de cellule gliale : les oligodendrocytes.
• Sabine: Comment la myéline va aider au déplacement de l’information ? Je ne comprends pas comment cela peut se faire le long de l’axone.

Explication de la maquette par Jamy

• • Jamy: Regardons ici sur cette maquette le trajet que fait un signal nerveux. En l’absence de cette fameuse gaine de myéline, il est assez lent l’axone, environ 2 mètres par seconde.

• Jamy: En revanche, en présence d’une gaine de myéline produite par un oligodendrocyte (ici en rouge), la vitesse du signal est multipliée par 50, près de 100 mètres par seconde.

L’oligodendrocyte est donc un type de cellule gliale qui permet d’augmenter grandement la vitesse de propagation d’un signal nerveux et ce sur plusieurs neurones à la fois ! Cette cellule est capable de myéliniser jusqu’à 50 axones en même temps. La transmission rapide des messages permet d’effectuer des actions instantanées sans même avoir à y réfléchir, comme bouger les bras ou marcher.

• Sabine: Et oui, donc dans notre cerveau nous avons des neurones, et des cellules gliales comme les oligodendrocytes qui permettent aux neurones de s’organiser, c’est la glue des neurones.
• Jamy: En effet, gliale vient du grec glios, qui signifie “gluant”, donc on peut bien parler de glue des neurones car ce sont elles qui vont “coller les neurones” entre eux !

Les cellules gliales constituent l’environnement des neurones. Elles ont un rôle de soutien et participent également au contrôle de leur environnement chimique. Elles leur apportent des nutriments et contribuent à éliminer leurs déchets. Comme nous l’avons vu pour les oligodendrocytes elles ont aussi pour rôle de contrôler la transmission du message électrique d’une cellule à l’autre.

Explication de la maquette par la Petite Voix

La Petite Voix :

Parmi les cellules gliales il existe aussi les astrocytes, dont le nom évoque la forme d’une étoile, un astre : ce sont les stars du système nerveux.

Ici on peut voir que l’astrocyte permet de faire une connexion entre un vaisseau sanguin et un neurone.

Ces cellules permettent d’apporter aux neurones les nutriments nécessaire à leur maintien. 

Ils interviennent aussi au niveau des connexions entre les neurones, afin qu’ils puissent se passer les signaux entre eux. De cette manière elles vont créer un réseau de communication qui va participer à la mémoire et l’apprentissage.

• Jamy: Et une dernière pour la route, la microglie !! Cette cellule est très spéciale, elle préserve l’intégrité de nos neurones. Il faut savoir qu’il existe une barrière entre le reste de notre corps et notre cerveau, du nom de barrière hémato-encéphalique. C’est un nom un peu barbare mais pas de panique à avoir ! Cela signifie juste qu’une barrière tapisse les vaisseaux sanguins dans le cerveau afin de ne laisser passer aucune cellule de notre corps.

Explication des maquettes par la Petite Voix

La Petite Voix :

Vaisseau sanguin sans barrière hémato-encéphalique :
En absence de barrière hémato-encéphalique, les cellules circulantes peuvent sortir des vaisseaux sanguins et accéder aux différents organes, comme la peau par exemple !

Vaisseau sanguin avec barrière hémato-encéphalique :

En présence de la barrière hémato-encéphalique les cellules circulantes ne peuvent pas quitter le vaisseau sanguin. Cela permet de protéger notre cerveau face à l’invasion des cellules environnantes

Retour studio :

• Sabine: Mais attend, cela peut poser un problème majeur, si les cellules de notre corps ne peuvent pas passer cette barrière hémato-encéphalique, comment les cellules de notre système immunitaire peuvent-elles atteindre notre cerveau ?
• Jamy: Et non, les cellules immunitaires de notre corps ne vont pas franchir cette barrière pour nous protéger contre les potentiels pathogènes comme les bactéries ou les virus.

C’est là qu’intervient notre microglie, cette cellule gliale joue le rôle de système immunitaire afin de nettoyer toutes les potentielles menaces présentes dans le cerveau.

Explication de la maquette par la Petite Voix

La Petite Voix :

La microglie va détecter un élément pathogène dans l’environnement du cerveau et va en quelque sorte l’avaler et le détruire.

Explication de la maquette par Jamy

Jamy : Donc, pour récapituler, dans le cerveau nous avons des neurones et des cellules gliales. Parmi les cellules gliales nous avons, les oligodendrocytes qui vont lier les neurones les uns aux autres et faciliter le passage de l’information, Les astrocytes, qui vont servir de soutien et enfin les microglies, qui vont protéger notre cerveau des éventuels éléments pathogènes.

Explication de la maquette par la Petite Voix

La Petite Voix :

Mais pendant le développement du cerveau, la maman des cellules gliales entre en jeu, la cellule gliale radiaire. Les cellules gliales radiaires guident les neurones vers leur position finale. Pendant le stade embryonnaire différentes zones du cerveau vont se mettre en place. Mais tout d’abord qu’est ce que le stade embryonnaire ? C’est le moment entre la fusion de l’ovule et du spermatozoïde et la formation des principaux organes. Pendant cette période, différentes zones du cerveau vont se mettre en place : la zone ventriculaire, qui se situe à l’intérieur du cerveau, une zone marginale à l’extérieur et la zone intermédiaire entre les deux!

Ces deux zones du cerveau vont se différencier par leur composition. Les tissus sont constitués de cellules distinctes, n’ayant ni les mêmes formes ni les mêmes rôles. Les neurones présents dans la zone ventriculaire vont se déplacer pour aller vers l’extérieur du futur cerveau. De cette manière elles vont constituer une nouvelle couche que l’on appellera la zone intermédiaire. À partir de ce moment, nous avons 3 zones dans le cerveau: la zone marginale, la zone intermédiaire et la zone ventriculaire.

Retour studio :

• Fred: C’est donc grâce aux cellules gliales radiaires que les neurones vont pouvoir se déplacer ?
• Jamy: Exactement, pour constituer le cerveau mature les neurones vont migrer le long des axones des cellules gliales radiaires. Le bon déroulement de cette migration permet donc la sélection de certains types cellulaires ainsi que l’organisation du cerveau.
• Fred: Génial ! Donc c’est grâce aux cellules gliales radiaires que mes neurones sauront où aller. C’est plutôt pratique ça, avec tous les éléments dans notre cerveau, il ne faut pas qu’ils se perdent.

Explication de la maquette par Jamy

• Jamy: Sur cette maquette, on voit en bleu un neurone en cours de différenciation, et en rouge nous avons les cellules gliales radiaires avec leur axone. Le corps des cellules gliales reste du côté ventriculaire, et projette son axone vers la zone marginale du cerveau. Ça forme des sortes de câbles qui vont guider les neurones jusqu’à leur destination. En absence de cellules gliales radiaires, les neurones sont perdus et incapables de s’organiser correctement dans les différentes zones du cerveau.

Extérieur, Institut Jacques Duo, Laboratoire Pr Cerf-Veaux :

• • Sabine : Regarde Jamy, je suis ici à l’institut Jacques Duo avec le chercheur Cerf-Veaux, qui travaille sur le développement du cerveau. Il étudie l’effet du dysfonctionnement des cellules gliales sur l’organisation des neurones! Son travail est passionnant, venez voir…
  • Professeur Cerf-veaux : Merci Sabine pour cet enthousiasme débordant. En effet dans mon équipe nous nous intéressons au neuro-développement, et à l’importance des cellules gliales pendant ces périodes précoces du développement du cerveau.
  • Sabine : Aujourd’hui, nous savons que les cellules gliales radiaires sont nécessaires à la migration des neurones dans des zones précises du cerveau. Mais que se passe-t-il en leur absence ?
  • Professeur Cerf-veaux : En absence de cellules gliales les neurones ne pourront pas migrer correctement. Pour comprendre ce phénomène mon équipe travaille sur Reelin, une protéine qui joue un rôle dans la migration cellulaire lors du neuro-développement. Elle est produite dans le cerveau aux stades embryonnaires et agit sur les cellules gliales radiaires.
  • Sabine: Une protéine, comme celles des aliments ?
  • Professeur Cerf-veaux : Non pardon, une protéine est une structure composée de molécules qui est produite par la cellule et qui va lui permettre de vivre, d’effectuer diverses fonctions comme de réguler son métabolisme par exemple.
  • Sabine: Les protéines sont comme les outils de la cellule ?
  • Professeur Cerf-veaux : C’est un peu ça, sans la protéine Reelin, les cellules gliales radiaires ne sont pas présentes, ou elles auront un axone mal orienté, ce qui aura un fort impact sur la migration des neurones ! Il existe des souris ne produisant plus de Reelin, des mutants dit Reeler. 

Explication des coupes par le Professeur Cerf-veaux :

Regardez ces images, ce sont des coupes frontales de cerveaux de souris : On observe clairement qu’en absence de reelin, plus rien n’est à sa place. En blanc on aura les prolongements des axones, et on voit que ces prolongements ne sont pas bien orientés chez les Reeler.

• Sabine: Mais leur cerveau ne doit plus du tout être fonctionnel ! Est-ce que ces souris sont capable de survivre ? Cette mauvaise organisation du cerveau n’a pas un impact dramatique sur leur vie ?
• Professeur Cerf-veaux : En effet si, les souris présentant cette mutation montrent alors un défaut important dans leur mobilité, elles ont une démarche titubante. Le cerveau des ces mutants Reeler présente alors des couches de neurones totalement désorganisées.

Explication de la maquette par le Professeur Cerf-veaux :

Regardez cette maquette que mon équipe a réalisée:

À gauche, vous voyez une coupe de cerveau d’une souris “normale”, qui produit Reelin. Les différentes couches de neurones sont représentées par des couleurs distinctes. C’est l’organisation que l’on est censé observer dans le cerveau d’une souris.

Mais à droite, chez une souris mutante Reeler, qui ne produit pas Reelin, des couches distinctes sont toujours présentes mais elles ne sont pas du tout organisées de la même façon. On observe des inversions de certaines couches, elles ne font pas la même taille, et certaines sont même mélangées.

• Sabine: Et est-ce qu’il existe des hommes qui ont cette mutation ne permettant pas de produire Reelin ? Est-ce que chez l’homme on observe aussi une mauvaise organisation du cerveau ?
• Professeur Cerf-veaux : Oui, on observe des patients, avec des quantités de Reelin inférieures à la normale, c’est-à-dire une faible production de cette protéine, cela est souvent corrélé à certaines pathologies. Ainsi au laboratoire, nous essayons de comprendre l’implication des cellules gliales dans l’apparition des troubles neuro-développementaux comme l’autisme ou Alzheimer.
• Sabine : C’est super intéressant, je comprends mieux l’importance des cellules gliales et l’intérêt de votre équipe sur le sujet. Mais cela veut dire que Reelin est la protéine responsable de ces troubles ?
• Professeur Cerf-veaux : Attention ! Même si une altération de cette protéine a été observée chez des patients atteints d’Alzheimer, de trouble bipolaire ou d’autisme; ces maladies restent multifactorielles, c’est-à-dire que plusieurs facteurs génétiques ou environnementaux, peuvent être impliqués. Ces patients produisent des protéines Reelin defectives, mais c’est l’accumulation avec d’autres facteurs, comme d’autres mutations, l’environnement et le mode de vie de chaque individu qui entraîne l’apparition de la maladie.

• Sabine : Oh je comprends ! J’imagine que ça ne doit pas être facile d’identifier de telles protéines. Comment faites vous pour les étudier?
• Professeur Cerf-veaux : Tu as raison de le préciser. Souvent les personnes pensent que nos recherches permettent de soigner des maladies, mais ce n’est pas si simple que ça. On doit étudier chaque petit processus impliqué dans le développement de l’individu. Ensuite on met tous les processus en commun pour mieux comprendre les causes de troubles, afin d’arriver à un traitement adapté.
• Sabine : Je vous remercie pour le temps que vous nous avez accordé. J’espère qu’avec vos travaux, et ceux des autres chercheurs, nous arriverons à en connaître plus sur ces pathologies pour obtenir une thérapie ciblée.

Retour studio :

• Fred : Merci les amis, j’ai appris beaucoup de choses aujourd’hui. Au moins je sais maintenant qu’il faut que je fasse un peu plus attention à ma grosse tête, afin de protéger mes neurones ET mes cellules gliales.
• Jamy: Eh bah voilà, tu feras plus attention la prochaine fois, et maintenant moi aussi je veux aller danser !
• Sabine: Oh oui trop bien on va faire la fête !
• Jamy: Allez, en route Marcel ! Direction Ibiza, on va danser toute la nuit !

Psswwwiooouuut *

* télévision qui s’éteint

• Bibliographie

“Alzheimer : les prémices d’un traitement ?” Sciences et Avenir, https://www.sciencesetavenir.fr/sante/alzheimer-les-premices-d-un-traitement_18874

Architecture Tissulaire de l’encéphale. http://www.embryology.ch/francais/vcns/encephale02.html

Baffet, Alexandre D. “La migration nucléaire dans les progéniteurs neuronaux – Quand le cerveau joue au yo-yo.” médecine/sciences, vol. 30, no. 1, Jan. 2014, pp. 30–32. www.medecinesciences.org, doi:10.1051/medsci/20143001009.

Bernier, B., et al. “Reelin et développement cérébral : état de la question depuis le clonage du gène.” M/S. Médecine sciences [revue papier, ISSN : 0767-0974], 1998, Vol. 14, N° 5; p.537-43, 1998. www.ipubli.inserm.fr, doi:10.4267/10608/1091.

Goffinet, A. M. “Mutation reeler et protéine reelin : bases d’un nouveau modèle du développement cortical.” M/S. Médecine sciences [revue papier, ISSN : 0767-0974], 1996, Vol. 12, N° 5; p.631-5, 1996. www.ipubli.inserm.fr, doi:10.4267/10608/794.

Les cellules du cerveau. /fr/page/34313/les-cellules-du-cerveau.

Naccache, Lionel, and Karine [VNV] Naccache. Parlez-vous cerveau. O. Jacob, 2018.

Neurosciences. 2015. ROULOIS, Pascal. Neurones et cellules gliales. https://neuropedagogie.com/bases-neuropedagogie-neuroeducation/neurones-et-cellules-gliales.html

Schémas et GIFs : Jade Mathis de Fromont