Le sommeil nettoie le cerveau des toxines et des métabolites

Une étude récente publiée dans Nature Neuroscience a révélé que la clairance cérébrale est réduite pendant l'anesthésie et le sommeil.

Le sommeil est un état d'inactivité vulnérable. Compte tenu des risques liés à cette vulnérabilité, il est suggéré que le sommeil puisse apporter certains avantages. On a émis l’hypothèse que le sommeil débarrasse le cerveau des toxines et des métabolites par le système glymphatique. Cette hypothèse a des implications importantes; par exemple, une désintoxication réduite due à un mauvais sommeil chronique peut aggraver la Alzheimer.

Les mécanismes et les voies anatomiques par lesquels les toxines et les métabolites sont éliminés du cerveau restent flous. Selon l'hypothèse glymphatique, le flux de liquide basal, entraîné par les gradients de pression hydrostatique provenant des pulsations artérielles, élimine activement les sels du cerveau pendant le sommeil lent. De plus, des doses sédatives d'anesthésiques améliorent la clairance. On ne sait pas si le sommeil augmente la clairance grâce à une augmentation du débit basal.

Dans cette étude, les scientifiques ont mesuré le mouvement des fluides et la clairance du cerveau chez des souris. Tout d’abord, le coefficient de diffusion de l’isothiocyanate de fluorescéine (FITC)-dextrane, un colorant fluorescent, a été déterminé. Le FITC-dextran a été injecté dans le noyau caudé et la fluorescence a été mesurée dans le cortex frontal.

Les premières expériences consistaient à attendre un état stable, à blanchir le colorant dans un petit volume de tissu et à déterminer le coefficient de diffusion à partir de la vitesse de déplacement du colorant non blanchi dans la zone blanchie. La technique a été validée en mesurant la diffusion du FITC-dextran dans des gels d'agarose imitant le cerveau qui ont été modifiés pour se rapprocher de l'absorption optique et de la diffusion de la lumière du cerveau.

Les résultats ont montré que le coefficient de diffusion du FITC-dextran ne différait pas entre les états d'anesthésie et de sommeil. L’équipe a ensuite mesuré le nettoyage du cerveau dans différents états d’éveil. Ils ont utilisé un petit volume du colorant fluorescent AF488 chez des souris auxquelles on a injecté une solution saline ou un anesthésique. Ce colorant se déplaçait librement dans le parenchyme et pourrait aider à quantifier avec précision la clairance cérébrale. Des comparaisons ont également été faites entre les états d'éveil et de sommeil.

Aux concentrations maximales, la clairance était de 70 à 80 % chez les souris traitées avec une solution saline, ce qui indique que les mécanismes de clairance normaux n'étaient pas altérés. Cependant, des réductions significatives de la clairance ont été observées lorsque des agents anesthésiques (pentobarbital, dexmédétomidine et kétamine-xylazine) étaient utilisés. De plus, la clairance était également réduite chez les souris endormies par rapport aux souris éveillées. Cependant, le coefficient de diffusion n'était pas significativement différent entre l'anesthésie et les conditions de sommeil.

A. 3 ou 5 heures après l'injection d'AF488 dans le CPu, les cerveaux ont été congelés et cryosectionnés en coupes de 60 µm d'épaisseur. L'intensité moyenne de fluorescence de chaque section a été mesurée par microscopie à fluorescence ; Ensuite, les valeurs d'intensité moyennes des groupes de quatre tranches ont été moyennées.

B. L'intensité moyenne de fluorescence a été convertie en concentration à l'aide des données d'étalonnage présentées dans la Figure supplémentaire 1 et tracée en fonction de la distance antéropostérieure du point d'injection pour les états d'éveil (noir), de sommeil (bleu) et d'anesthésie KET-XYL (rouge). Ci-dessus - données après 3 heures. Ci-dessous - données après 5 heures. Les lignes représentent les ajustements gaussiens aux données et les enveloppes d'erreur indiquent des intervalles de confiance à 95 %. Concentrations sur 3 et 5 heures pendant l'anesthésie KET-XYL (P

C. Images représentatives de coupes de cerveau à différentes distances (antéro-postérieures) du site d’injection AF488 à 3 heures (trois rangées supérieures) et 5 heures (trois rangées inférieures). Chaque ligne représente des données pour trois états d'éveil (éveil, sommeil et anesthésie KET-XYL).

L'étude a révélé que la clairance cérébrale était réduite pendant l'anesthésie et le sommeil, contredisant les rapports précédents. La clairance peut varier selon les différents sites anatomiques, mais le degré de variation peut être faible. Cependant, l'inhibition de la clairance par la kétamine-xylazine était significative et indépendante du site.

Nicholas P. Franks, l'un des auteurs de l'étude, a déclaré : "Le domaine de la recherche s'est tellement concentré sur l'idée de la purification comme l'une des principales raisons pour lesquelles nous dormons que nous avons été très surpris par les résultats opposés."

Il est particulièrement important de noter que les résultats concernent un petit volume de colorant qui se déplace librement dans l'espace extracellulaire. Les molécules plus grosses peuvent présenter un comportement différent. De plus, les mécanismes précis par lesquels le sommeil et l’anesthésie influencent la clairance cérébrale restent flous; cependant, ces découvertes remettent en question l'idée selon laquelle la fonction principale du sommeil est d'éliminer les toxines du cerveau.