Comment la matière blanche aide le fonctionnement de la matière grise du cerveau | comment les choses fonctionnent

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Le réseau neuronal du cerveau comprend de la matière grise et blanche. Yuichiro Chino/Getty Images

Qui n’a pas contemplé comment un souvenir se forme, une phrase est générée, un coucher de soleil est apprécié, un acte créatif est réalisé ou un crime odieux est commis ?

Le cerveau humain est un organe de trois livres qui reste en grande partie une énigme. Mais la plupart des gens ont entendu parler de la matière grise du cerveau, qui est nécessaire aux fonctions cognitives comme l’apprentissage, la mémorisation et le raisonnement.

Plus précisément, la matière grise fait référence aux régions du cerveau où se concentrent les cellules nerveuses, appelées neurones. La région considérée comme la plus importante pour la cognition est le cortex cérébral, une fine couche de matière grise à la surface du cerveau.

Mais l’autre moitié du cerveau, la substance blanche, est souvent négligée. La matière blanche se trouve sous le cortex et aussi plus profondément dans le cerveau. Partout où elle se trouve, la substance blanche relie les neurones de la substance grise entre eux.

Je suis professeur de neurologie et de psychiatrie et directeur de la section de neurologie comportementale à la faculté de médecine de l’Université du Colorado. Mon travail comprend l’évaluation, le traitement et la recherche d’adultes âgés atteints de démence et de jeunes atteints de lésions cérébrales traumatiques.

Découvrir comment ces troubles affectent le cerveau a motivé de nombreuses années d’études. Je pense que comprendre la substance blanche est peut-être une clé pour comprendre ces troubles. Mais jusqu’à présent, les chercheurs n’ont généralement pas accordé à la matière blanche l’attention qu’elle mérite.

Découvrez la substance blanche

Ce manque de reconnaissance est en grande partie dû à la difficulté d’étudier la matière blanche. Parce qu’il est situé sous la surface du cerveau, même les images les plus sophistiquées ne peuvent pas facilement résoudre ses détails. Mais des découvertes récentes, rendues possibles par les progrès de l’imagerie cérébrale et des examens d’autopsie, commencent à montrer aux chercheurs à quel point la matière blanche est essentielle.

La matière blanche est composée de milliards d’axones, qui sont comme de longs fils qui transportent des signaux électriques. Considérez-les comme des queues allongées qui agissent comme des extensions de neurones. Les axones relient les neurones entre eux au niveau de jonctions appelées synapses. C’est là que la communication entre les neurones a lieu.

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Les quelque 100 milliards de neurones du cerveau humain sont reliés les uns aux autres par des axones, dont beaucoup sont entourés par la gaine de myéline. Ces axones, ainsi que leur myéline, constituent la substance blanche, qui aide à faciliter la communication entre les neurones dans tout le cerveau.

Les axones se rassemblent en faisceaux, ou voies, qui parcourent tout le cerveau. Placés côte à côte, leur longueur combinée dans un seul cerveau humain est d’environ 85 000 milles (136 794 kilomètres). De nombreux axones sont isolés avec de la myéline, un revêtement principalement gras qui accélère la signalisation électrique ou la communication entre les neurones jusqu’à 100 fois.

Cette vitesse accrue est cruciale pour toutes les fonctions cérébrales et fait partie des raisons pour lesquelles Homo sapiens possède des capacités mentales si uniques. S’il ne fait aucun doute que nos gros cerveaux sont dus à l’ajout de neurones tout au long de l’évolution, il y a eu une augmentation encore plus importante de la matière blanche au cours de l’évolution.

Ce fait peu connu a de profondes implications. L’augmentation du volume de matière blanche, provenant principalement des gaines de myéline qui entourent les axones, améliore l’efficacité des neurones de la matière grise pour optimiser la fonction cérébrale.

Imaginez une nation de villes qui fonctionnent de manière indépendante, mais qui ne sont pas reliées à d’autres villes par des routes, des câbles, Internet ou toute autre connexion. Ce scénario serait analogue au cerveau sans matière blanche. Les fonctions supérieures telles que le langage et la mémoire sont organisées en réseaux dans lesquels les régions de matière grise sont reliées par des faisceaux de matière blanche. Plus ces connexions sont étendues et efficaces, mieux le cerveau fonctionne.

Matière blanche et Alzheimer

Compte tenu de son rôle essentiel dans les connexions entre les cellules cérébrales, la substance blanche endommagée peut perturber n’importe quel aspect de la fonction cognitive ou émotionnelle. La pathologie de la substance blanche est présente dans de nombreux troubles cérébraux et peut être suffisamment grave pour provoquer la démence. Les dommages à la myéline sont fréquents dans ces troubles, et lorsque la maladie ou la blessure est plus grave, les axones peuvent également être endommagés.

Il y a plus de 30 ans, mes collègues et moi décrivions ce syndrome comme une démence de la substance blanche. Dans cette condition, la matière blanche dysfonctionnelle ne fonctionne plus correctement comme un connecteur, ce qui signifie que la matière grise ne peut pas agir ensemble de manière fluide et synchrone. Le cerveau, en substance, s’est déconnecté de lui-même.

Tout aussi importante est la possibilité que le dysfonctionnement de la substance blanche joue un rôle dans de nombreuses maladies dont on pense actuellement qu’elles proviennent de la substance grise. Certaines de ces maladies défient obstinément l’entendement. Par exemple, je soupçonne que les lésions de la substance blanche peuvent être critiques dans les premiers stades de la maladie d’Alzheimer et des lésions cérébrales traumatiques.

La maladie d’Alzheimer est le type de démence le plus courant chez les personnes âgées. Elle peut affecter les fonctions cognitives et priver les gens de leur identité même. Il n’y a pas de remède ni de traitement efficace. Depuis les observations d’Alois Alzheimer en 1907 sur les protéines de la matière grise, appelées amyloïde et tau, les neuroscientifiques pensent que l’accumulation de ces protéines est le problème central de la maladie d’Alzheimer. Cependant, de nombreux médicaments qui éliminent ces protéines n’arrêtent pas le déclin cognitif chez les patients.

Des découvertes récentes suggèrent de plus en plus que les dommages à la substance blanche, qui précèdent l’accumulation de ces protéines, pourraient être le véritable coupable. À mesure que les cerveaux vieillissent, ils subissent souvent une perte progressive de flux sanguin en raison du rétrécissement des vaisseaux qui évacuent le sang du cœur. Moins de flux sanguin impacte fortement la substance blanche.

Étonnamment, il existe même des preuves que les formes héréditaires de la maladie d’Alzheimer présentent également des anomalies précoces de la substance blanche. Cela signifie que les thérapies visant à maintenir le flux sanguin vers la substance blanche peuvent s’avérer plus efficaces que d’essayer de déloger les protéines. Un traitement simple susceptible d’aider consiste à contrôler l’hypertension artérielle, car cela peut réduire la gravité des anomalies de la substance blanche.

Substance blanche et traumatisme crânien (TCC)

Les patients atteints de lésions cérébrales traumatiques, en particulier ceux qui ont des blessures modérées ou graves, peuvent être handicapés à vie. L’un des résultats les plus sinistres du TBI est l’encéphalopathie traumatique chronique, une maladie du cerveau censée provoquer une démence progressive et irréversible. Chez les patients atteints de TBI, l’accumulation de protéine tau dans la matière grise est évidente.

Les chercheurs reconnaissent depuis longtemps que les lésions de la substance blanche sont courantes chez les personnes ayant subi une lésion cérébrale traumatique. Des observations du cerveau de personnes atteintes de lésions cérébrales traumatiques répétitives (des joueurs de football et des vétérans militaires ont été fréquemment étudiés) ont montré que les dommages à la substance blanche sont importants et peuvent précéder l’apparition de protéines enchevêtrées dans la matière grise.

Parmi les scientifiques, il y a un enthousiasme croissant pour le nouvel intérêt pour la substance blanche. Les chercheurs commencent maintenant à reconnaître que l’approche traditionnelle de l’étude de la matière grise n’a pas produit les résultats qu’ils espéraient. En savoir plus sur la moitié du cerveau connue sous le nom de substance blanche peut nous aider pendant des années à trouver les réponses nécessaires pour soulager la souffrance de millions de personnes.

Christophe Filley est professeur de neurologie et de psychiatrie au campus médical Anschutz de l’Université du Colorado. Il reçoit des fonds du Marcus Institute for Brain Health de l’Université du Colorado et du département américain de la Défense. Dans le passé, il a reçu des fonds des National Institutes of Health des États-Unis.

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. vous pouvez trouver le Article original ici.