Des tunnels secrets découverts entre le crâne et le cerveau

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La moelle osseuse, le tissu spongieux à l’intérieur de la plupart de nos os, produit des globules rouges ainsi que des cellules immunitaires qui aident à lutter contre les infections et à guérir les blessures. 

Selon une nouvelle étude sur des souris et des humains, de minuscules tunnels vont de la moelle osseuse du crâne à la paroi du cerveau et pourraient constituer une voie directe pour les cellules immunitaires réagissant aux blessures causées par les accidents vasculaires cérébraux et autres troubles cérébraux. L’étude a été financée en partie par les National Institutes of Health et publiée dans Nature Neuroscience .

« Nous avons toujours pensé que les cellules immunitaires de nos bras et de nos jambes passaient par le sang dans les tissus cérébraux endommagés. Ces résultats suggèrent que les cellules immunitaires prennent plutôt un raccourci pour parvenir rapidement aux zones d’inflammation », a déclaré Francesca Bosetti, Ph.D., directeur de programme à l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux (NINDS) des NIH, qui a financé l’étude. « L’inflammation joue un rôle critique dans de nombreux troubles cérébraux et il est possible que les canaux récemment décrits soient importants dans un certain nombre de conditions. La découverte de ces canaux ouvre de nombreuses nouvelles voies de recherche. »

Matthias Nahrendorf, MD, Ph.D., professeur à la Harvard Medical School et au Massachusetts General Hospital de Boston, a utilisé des outils de pointe et des colorants spécifiques aux cellules chez la souris. Ses collègues ont ainsi pu déterminer si les cellules immunitaires voyageaient ou non. aux tissus cérébraux endommagés par un accident vasculaire cérébral ou une méningite, provenaient de la moelle osseuse du crâne ou du tibia, un gros os du membre inférieur. Dans cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur les neutrophiles, un type particulier de cellules immunitaires, qui sont parmi les premiers à atteindre le site de la blessure.

Les résultats dans le cerveau des souris ont montré que lors d’un accident vasculaire cérébral, le crâne est plus susceptible de fournir des neutrophiles aux tissus blessés que le tibia. En revanche, à la suite d’une crise cardiaque, le crâne et le tibia ont fourni un nombre similaire de neutrophiles au cœur, loin de ces deux régions.

Le groupe du Dr Nahrendorf a également observé que six heures après un accident vasculaire cérébral, il y avait moins de neutrophiles dans la moelle osseuse du crâne que dans la moelle osseuse du tibia, ce qui suggère que la moelle osseuse a libéré beaucoup plus de cellules au site de la lésion. Ces résultats indiquent que la moelle osseuse dans tout le corps ne contribue pas uniformément aux cellules immunitaires pour aider les tissus blessés ou infectés et suggère que le cerveau et la moelle osseuse du crâne blessés peuvent « communiquer » d’une certaine manière, entraînant une réponse directe des leucocytes adjacents.

L’équipe du Dr Nahrendorf a découvert que les différences d’activité de la moelle osseuse au cours d’une inflammation pouvaient être déterminées par le facteur 1 dérivé des cellules stromales (SDF-1), une molécule qui maintient les cellules immunitaires dans la moelle osseuse. Lorsque les niveaux de SDF-1 diminuent, les neutrophiles sont libérés de la moelle osseuse. Les chercheurs ont observé que les niveaux de SDF-1 diminuaient six heures après un AVC, mais uniquement dans la moelle crânienne, et non dans le tibia. Les résultats suggèrent que la diminution des niveaux de SDF-1 pourrait être une réponse aux dommages causés aux tissus locaux et alerter et mobiliser uniquement la moelle osseuse la plus proche du site de l’inflammation.

Ensuite, le Dr Nahrendorf et ses collègues ont voulu voir comment les neutrophiles arrivaient au tissu lésé.

« Nous avons commencé à examiner le crâne très attentivement, en le regardant sous tous les angles, en essayant de comprendre comment les neutrophiles atteignent le cerveau », a déclaré le Dr Nahrendorf. « De manière inattendue, nous avons découvert de minuscules canaux reliant directement la moelle osseuse à la paroi externe du cerveau. »

À l’aide de techniques d’imagerie avancées, les chercheurs ont observé les neutrophiles se déplacer dans les canaux. Le sang coulait normalement à travers les canaux de l’intérieur du crâne à la moelle osseuse, mais après un accident vasculaire cérébral, des neutrophiles se déplaçaient dans la direction opposée pour atteindre les tissus endommagés.

L’équipe du Dr Nahrendorf a détecté les canaux dans le crâne et dans le tibia, ce qui les a amenés à rechercher des caractéristiques similaires dans le crâne humain. L’imagerie détaillée d’échantillons de crâne humain obtenus lors d’une intervention chirurgicale a révélé la présence de canaux. Les canaux dans le crâne humain avaient un diamètre cinq fois plus grand que ceux trouvés chez la souris. Dans les crânes humains et de souris, les canaux ont été trouvés à la fois dans les couches interne et externe de l’os.

Les recherches futures chercheront à identifier les autres types de cellules qui traversent les tunnels récemment découverts et le rôle que ces structures jouent dans la santé et la maladie.

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