Lorsqu'on parle du cerveau humain, on pense généralement qu'il est composé de neurones qui déterminent notre pensée et notre intelligence . Cependant, cela n'est vrai que dans une faible mesure.
Le cerveau humain est composé de plus de 80.000 milliards de neurones , mais ce chiffre ne représente qu'environ 15 % du nombre total de cellules des organes qui le constituent.
Les cellules du système nerveux et leur fonction dans le corps humain
Les 85 % restants sont constitués d'autres cellules microscopiques appelées cellules gliales , responsables de la formation d'une substance appelée glie qui s'étend à tous les coins du système nerveux.
Les cellules gliales, également appelées névroglie ou simplement glie, ne participent pas directement aux connexions synaptiques comme les neurones, mais leur bon fonctionnement permet une transmission efficace et fiable des signaux entre les neurones. En d'autres termes, elles agissent comme le « ciment des nerfs » sur lequel reposent les réseaux neuronaux.
Les cellules gliales sont responsables de l'assistance aux neurones dans la transmission des impulsions électrochimiques à travers le système nerveux. Ces cellules fournissent des nutriments , maintiennent la structure , accélèrent la conduction nerveuse, réparent les dommages et fournissent de l'énergie aux neurones , en plus de réguler l'environnement chimique environnant (ions, glucose, acides aminés, etc.).
Parmi les principales substances que les cellules gliales aident à transporter ou à réguler figurent le glucose (source d'énergie de base du cerveau), divers acides aminés impliqués dans la synthèse des neurotransmetteurs et différents ions (tels que le sodium, le potassium ou le calcium) essentiels à l'excitabilité neuronale.
Parmi les nombreuses cellules gliales présentes dans le cerveau, les oligodendrocytes sont particulièrement importants en raison de leur capacité à former les gaines de myéline qui protègent les axones du système nerveux central.
- Myéline est un des modèles lipoprotéine isolante Cela permet d'amplifier le potentiel d'action dans le temps et l'espace. L'axone est ainsi protégé de l'impulsion électrique, ce qui accélère sa réponse. itinéraire et empêche sa propagation à travers la membrane neuronale. Grâce à la myéline, le soi-disant conduction saltatoireL'impulsion « saute » d'un nœud de Ranvier à un autre, ce qui augmente considérablement la vitesse de transmission.
- Oligodendrocytes, les cellules de Schwann, les astrocytes et de l' microglie Ce sont les quatre types de cellules gliales les plus importants. Ensemble, elles soutiennent, nourrissent, protègent et régulent les neurones.
Cellules de Schwann
Ce sont les seules cellules gliales présentes dans les nerfs qui parcourent tout le corps, c'est-à-dire dans le système nerveux périphérique (SNP) . Elles forment une gaine microscopique d'aspect perlé, composée de myéline , qui entoure les axones périphériques.
Chaque cellule de Schwann enroule son cytoplasme autour d'un seul axone, créant ainsi un segment de gaine de myéline. Contrairement aux oligodendrocytes, qui peuvent myéliniser simultanément des dizaines d'axones dans le système nerveux central , les cellules de Schwann ne myélinisent qu'un seul axone à la fois , ce qui constitue une différence structurelle et fonctionnelle majeure entre le SNC et le SNP.
Ils sont capables de sécréter le « facteur de croissance nerveuse » (NGF) , une molécule qui sert à stimuler la croissance neuronale pendant le développement et participe également aux processus de réparation après une lésion nerveuse périphérique.
Les cellules de Schwann participent activement à la régénération des nerfs périphériques . Lorsqu'un nerf est lésé, ces cellules contribuent à éliminer les débris de myéline et les axones endommagés (en collaboration avec les macrophages) et forment des « tunnels » tissulaires appelés bandes de Büngner qui guident la croissance des nouveaux axones vers leur destination.
Les cellules de Schwann sont donc responsables de la formation de la myéline dans le système nerveux périphérique , du soutien de la structure des nerfs et de la facilitation du maintien et de la récupération de la fonction périphérique.
Les astrocytes
Ce sont des cellules que l'on trouve à proximité des neurones, de forme étoilée et de taille plus importante que les neurones ; elles sont situées dans le système nerveux central (SNC) et le long du nerf optique.
Les astrocytes sont des cellules qui constituent la barrière hémato-encéphalique (BHE) , une membrane protectrice du système nerveux central (SNC) dont la fonction est d'empêcher le sang de pénétrer directement dans le cerveau. Ceci empêche l'entrée incontrôlée de toxines, d'agents pathogènes et de molécules potentiellement nocives.
Les astrocytes filtrent les substances qui peuvent pénétrer dans le système nerveux central (SNC ). Ils permettent l'entrée d' oxygène et de glucose , principal carburant des neurones, et contribuent à l'élimination des déchets métaboliques. De plus, ils régulent la concentration des ions dans l'espace extracellulaire, modulent l'activité synaptique et participent au recyclage des neurotransmetteurs comme le glutamate.
Avec les oligodendrocytes, les astrocytes font partie de ce que l'on appelle la macroglie , un groupe de cellules gliales plus grandes qui remplissent des fonctions structurelles et métaboliques essentielles pour le réseau neuronal.
Microglie
Ce groupe de cellules constitue la base du système immunitaire cérébral . La barrière hémato-encéphalique empêchant le libre passage des cellules du système immunitaire périphérique, le cerveau possède son propre système de défense, et ces cellules en sont les protecteurs.
La fonction principale de ces cellules est de défendre et de réparer le cerveau contre les lésions causées par les micro-organismes envahissants, les débris cellulaires et diverses maladies.
La microglie surveille constamment le système nerveux central à la recherche de plaques endommagées, de neurones altérés et d'agents infectieux . Elle est extrêmement sensible à son environnement et capable de détecter les moindres modifications de la composition biologique du tissu cérébral.
Ces cellules localisent et neutralisent les plaques, les fragments d' ADN , les enchevêtrements neuronaux, les cellules mortes ou endommagées, ainsi que les corps étrangers. C'est pourquoi on peut les considérer comme les « nettoyeurs » du cerveau , chargés d'éliminer les débris cellulaires et les éléments potentiellement toxiques.
Oligodendrocytes en détail
Les oligodendrocytes sont un type de cellules gliales présentes exclusivement dans le système nerveux central , plus précisément dans le cerveau et la moelle épinière. Leur principale caractéristique est la formation des gaines de myéline qui entourent les axones des neurones du SNC.
Elles possèdent de nombreuses extensions qui s'enroulent autour des axones de plusieurs neurones, de sorte qu'un seul oligodendrocyte peut myéliniser de nombreux axones à la fois , contrairement aux cellules de Schwann.
Les gaines de myéline qui se forment autour des axones des neurones servent à isoler électriquement la fibre nerveuse et à accélérer la transmission des influx nerveux . Grâce à cette structure, les potentiels d'action peuvent se propager rapidement sur de longues distances sans perdre d'intensité.
Dans certains axones, les gaines de myéline ne forment pas un revêtement continu, mais sont interrompues à intervalles réguliers, donnant naissance aux nœuds de Ranvier . Ces petits espaces dépourvus de myéline permettent la conduction saltatoire : l’influx nerveux est régénéré à chaque nœud, accélérant ainsi la propagation du signal.
La myélinisation débute in utero : elle commence vers la 16e semaine de gestation dans la moelle épinière et se poursuit après la naissance jusqu’à ce que la plupart des fibres nerveuses principales soient myélinisées au moment où l’enfant commence à marcher. La myéline continue de se former et de s’affiner tout au long de l’enfance, de l’adolescence et même à l’âge adulte, ce qui est lié au développement de capacités cognitives complexes et à la plasticité cérébrale.
Même à l'âge adulte, les oligodendrocytes continuent d'être produits à partir de cellules progénitrices spécialisées (cellules progénitrices d'oligodendrocytes ou OPC). Ces progéniteurs peuvent se différencier en oligodendrocytes matures capables de former de la nouvelle myéline ou de réparer les zones démyélinisées après une blessure ou une maladie.
Du point de vue du développement, les oligodendrocytes prennent naissance dans des régions spécifiques proches des ventricules cérébraux et du tube neural, d'où ils migrent vers leur destination finale dans la substance blanche et la substance grise. Au cours de ce trajet, ils passent par plusieurs stades : cellules progénitrices , oligodendrocytes immatures et oligodendrocytes myélinisants pleinement différenciés.
Types d'oligodendrocytes
Les oligodendrocytes peuvent être classés principalement selon leurs fonctions, bien que leurs structures et molécules soient très similaires. On distingue deux types principaux : les oligodendrocytes interfasciculaires et les oligodendrocytes satellites . De plus, les oligodendrocytes progéniteurs sont reconnus comme une population cellulaire essentielle à la réparation et à la plasticité du système nerveux central.
- Les oligodendrocytes interfasciculaires Ce sont eux qui sont responsables de formation des gaines de myéline Elles font partie de la substance blanche du cerveau. Ce sont les oligodendrocytes « classiques » étudiés lors des discussions sur la myélinisation.
- Les oligodendrocytes satellites Elles font partie de la matière grise, elles ne sont pas producteurs de myélineElles n'adhèrent pas aux neurones pour former des gaines et ne servent pas non plus d'isolants électriques. Leurs fonctions ne sont pas entièrement comprises, bien qu'elles soient considérées comme participant à la transmission des signaux neuronaux. maintien de l'équilibre chimique extracellulaire et dans la régulation de l'environnement synaptique.
- Les cellules progénitrices d'oligodendrocytes (OP) Elles sont considérées comme les « cellules souches » des oligodendrocytes matures. Elles ont la capacité de se diviser et de se différencier pour générer de nouvelles cellules myélinisantes, notamment après des lésions ou des processus de démyélinisation. Leur rôle est essentiel dans… régénération et réparation de la myéline dans le système nerveux central.
Fonctions des oligodendrocytes
Étant donné que les fonctions exactes des oligodendrocytes satellites sont inconnues, nous ne décrirons que les fonctions des oligodendrocytes interfasciculaires et les fonctions générales assurées par l'ensemble des oligodendrocytes et leurs progéniteurs dans le SNC.
Accélération de la transmission neuronale
La vitesse des potentiels d'action augmente lorsque les axones sont myélinisés. Dans les axones dont les gaines de myéline sont séparées par des nœuds de Ranvier, l'impulsion électrique ne se propage pas de manière continue, mais « saute » de nœud en nœud. Cela permet au signal de se propager beaucoup plus rapidement que dans les fibres non myélinisées.
Le bon fonctionnement des systèmes hormonal et musculaire est assuré par une vitesse de conduction nerveuse adéquate. La coordination motrice, les réflexes, la perception sensorielle et une grande partie de l'activité cognitive dépendent de la précision et de la rapidité de cette conduction.
L'intelligence est également liée à l'intégrité et à la quantité de myéline dans certaines régions du cerveau. Des études ont mis en évidence des corrélations positives entre la densité de myéline dans la substance blanche et les performances aux tests cognitifs, ce qui suggère que les oligodendrocytes contribuent indirectement à des capacités telles que l'apprentissage et le raisonnement.
Isolation de la membrane cellulaire
L'isolation des axones neuronaux par rapport au milieu extérieur de la cellule empêche les fuites d'ions à travers la membrane cellulaire. La myéline agit comme un revêtement isolant, semblable à la gaine plastique qui recouvre les fils électriques, prévenant ainsi les courts-circuits et les pertes de signal.
Grâce à cette isolation, les oligodendrocytes concentrent les échanges d'ions (notamment sodium et potassium ) dans des régions très spécifiques, les nœuds de Ranvier, où se régénèrent les potentiels d'action. La transmission est ainsi plus efficace et moins énergivore pour le neurone.
Structurer le système nerveux
Comme les neurones sont incapables de fonctionner seuls , les cellules gliales, et plus particulièrement les oligodendrocytes interfasciculaires, sont responsables du maintien de la structure du réseau neuronal . Elles assurent un soutien physique qui maintient l'organisation des faisceaux de fibres de la substance blanche et contribue à l'architecture tridimensionnelle du cerveau.
De plus, la distribution de la myéline définit en partie les régions de substance blanche et de substance grise du système nerveux. La substance blanche est riche en axones myélinisés, tandis que la substance grise contient principalement des corps cellulaires neuronaux et des synapses. Sans oligodendrocytes, cette organisation anatomique serait radicalement modifiée.
Soutien au développement et à la survie des neurones
Les oligodendrocytes sont des producteurs de protéines et de facteurs neurotrophiques qui, par leur interaction avec les neurones, les maintiennent actifs, empêchant ainsi la mort cellulaire programmée (apoptose).
Ces facteurs comprennent des molécules qui favorisent la différenciation neuronale , guident la croissance des axones et des dendrites et contribuent à la maturation des circuits neuronaux au cours du développement. Ils réagissent également à l'activité électrique des neurones en modifiant la myéline en fonction de son utilisation, établissant ainsi un lien direct entre les oligodendrocytes et la plasticité synaptique et l'apprentissage.
Homéostasie des fluides extracellulaires
Bien que leur fonction ne soit pas clairement définie, les oligodendrocytes satellites sont considérés comme importants pour le maintien de l' homéostasie du milieu extérieur des neurones voisins. Ils contribuent à la régulation de la concentration des ions, de l'eau et des métabolites dans la substance grise, assurant ainsi un environnement stable pour la transmission synaptique.
Les oligodendrocytes progéniteurs, quant à eux, permettent au cerveau de disposer d'une réserve de cellules capables de remplacer les oligodendrocytes endommagés et de remyéliniser les axones après une lésion, ce qui est crucial pour le maintien de la fonctionnalité à long terme du système nerveux central.
Communication entre les neurones et les cellules gliales myélinisantes
On a longtemps cru que les neurones étaient les seules cellules impliquées dans le traitement de l'information. Cependant, de plus en plus d'éléments indiquent que les cellules gliales, et notamment les oligodendrocytes et les cellules de Schwann , participent à un réseau de communication bidirectionnel complexe avec les axones qu'elles myélinisent.
L'activité neuronale libère des messagers chimiques non seulement au niveau des synapses classiques, mais aussi dans les régions extrasynaptiques des axones. Ces messagers, associés aux variations locales de concentration ionique, agissent comme signaux pour les cellules gliales, régulant des processus tels que la prolifération, la différenciation et la myélinisation.
Par exemple, dans le SNC, l'activité axonale peut moduler la phosphorylation de la protéine basique de la myéline (MBP) dans les oligodendrocytes via la signalisation médiée par l'oxyde nitrique et les voies de signalisation des protéines kinases. Ainsi, l'utilisation répétée de certains circuits peut induire des modifications structurales de la myéline, renforçant les connexions les plus actives.
Dans le système nerveux périphérique (SNP), la survie et la maturation des précurseurs des cellules de Schwann dépendent de signaux provenant des axones, tels que la neuroréguline-1 ou certaines endothélines . Ces molécules régulent la prolifération, la différenciation et l'initiation de la myélinisation des cellules de Schwann, garantissant ainsi la présence d'un nombre adéquat de cellules myélinisantes uniquement là où les axones en ont besoin.
Ce dialogue constant entre l'axone et la glie est essentiel au développement normal du système nerveux, à sa réparation après une blessure et au maintien d'une transmission nerveuse efficace tout au long de la vie.
Maladies associées à la myéline
La myéline étant essentielle à la rapidité et à la précision de la transmission nerveuse , toute altération de sa structure, des oligodendrocytes ou des cellules de Schwann peut entraîner des maladies démyélinisantes . Ces pathologies affectent à la fois le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP) et peuvent avoir des causes auto-immunes, génétiques, métaboliques, inflammatoires, infectieuses ou toxiques.
Syndrome de Miller Fisher
Il s'agit d'une variante du syndrome de Guillain-Barré, une maladie auto-immune caractérisée par la production d' anticorps dirigés contre la myéline des neurones du système nerveux périphérique.
Lorsque la myéline périphérique est endommagée, la bonne conduction des signaux entre le corps et le SNC est interrompue , ce qui peut entraîner une paralysie musculaire potentiellement grave et une altération de la sensation.
Les symptômes associés à cette maladie comprennent l'ophtalmoplégie (paralysie des muscles oculaires), l'ataxie (perte de coordination) et l'aréflexie (absence de réflexes). Prise en charge précocement, elle présente généralement un bon pronostic d'amélioration à long terme, grâce à la capacité de remyélinisation du système nerveux périphérique.
Maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT)
Il s'agit d'une maladie héréditaire qui affecte les nerfs périphériques et est connue sous le nom de neuropathie périphérique . Elle est associée à des mutations de gènes codant pour des protéines myéliniques périphériques essentielles, telles que la protéine zéro (P0), la protéine myélinique périphérique 22 (PMP22) ou certaines connexines impliquées dans la communication au sein des cellules de Schwann.
Elle provoque des lésions progressives des nerfs périphériques, avec des symptômes tels qu'une faiblesse musculaire distale , des déformations des pieds et des mains, des troubles sensitifs et une abolition des réflexes. Bien que certaines neuropathies périphériques puissent être liées au diabète et à d'autres causes métaboliques, la CMT fait partie des formes principalement génétiques de lésions de la myéline périphérique.
Sclérose en plaque
Il s'agit d'une maladie du système nerveux central qui bloque ou ralentit la communication entre le cerveau et le reste du corps . Cela se produit lorsque la gaine de myéline qui protège les cellules nerveuses est endommagée, affectant ainsi le cerveau et la moelle épinière.
Dans la sclérose en plaques, le système immunitaire attaque par erreur la myéline et parfois les oligodendrocytes, provoquant une inflammation et la formation de plaques démyélinisantes dans différentes régions du système nerveux central. Avec le temps, les axones peuvent également être endommagés, entraînant des séquelles neurologiques plus permanentes.
Les symptômes les plus fréquents comprennent la perte d'équilibre , les mouvements musculaires involontaires, les problèmes de mouvement, les difficultés de coordination, les tremblements, la faiblesse, la constipation ou les troubles intestinaux, ainsi que la fatigue et, dans certains cas, des altérations visuelles et cognitives.
On connaît des tentatives spontanées de remyélinisation par les oligodendrocytes progéniteurs , mais chez de nombreuses personnes atteintes de sclérose en plaques, ces processus sont insuffisants ou s'épuisent avec le temps, faisant des cellules gliales une cible clé pour le développement de futurs traitements neuroprotecteurs et régénérateurs.
Sclérose latérale amyotrophique (SLA)
Elle s'attaque progressivement aux motoneurones , qui contrôlent les muscles volontaires. Elle se caractérise par la dégénérescence graduelle de ces neurones jusqu'à la mort neuronale et de l'organisme.
Bien que la SLA ait été principalement associée à la détérioration neuronale, des recherches récentes indiquent que les cellules gliales et la myéline pourraient également jouer un rôle dans la progression de la maladie en modifiant l'environnement métabolique et de soutien des motoneurones.
Maladie de Baló ou sclérose concentrique de Baló
Elle touche généralement les enfants et rarement les adultes. Elle se caractérise par une perte de myéline dans le cerveau , qui prend alors une forme caractéristique d'anneaux concentriques sur les images cérébrales.
Cette maladie rare, dont les causes exactes sont totalement inconnues, provoque une paralysie progressive , des mouvements musculaires involontaires, des crises d'épilepsie et d'autres troubles neurologiques graves, car elle est liée à une destruction localisée mais intense de la myéline.
Leucodystrophies
Ces troubles se manifestent notamment par des altérations de la vision et du système moteur . Ils résultent de la destruction de la myéline due à des anomalies enzymatiques de sa formation ou de son maintien, ou encore à des processus vasculaires, infectieux, auto-immuns, inflammatoires ou toxiques.
Dans les leucodystrophies d'origine génétique, des altérations des enzymes nécessaires à la synthèse ou à la dégradation de lipides spécifiques de la myéline entraînent une accumulation ou une carence de composants essentiels, avec des conséquences dévastatrices pour l'intégrité de la substance blanche cérébrale.
Comprendre la fonction des oligodendrocytes, des cellules de Schwann et de la myéline nous permet d'apprécier à quel point ces structures, souvent invisibles au grand public, sont fondamentales pour le fonctionnement normal de notre esprit, de nos mouvements et de nos sens , et pourquoi la recherche sur les cellules gliales est devenue l'une des pierres angulaires du traitement de nombreuses maladies neurologiques.