01.Notre Mémoire astrocytaire
Les cellules gliales regroupent toutes les cellules du cerveau qui ne sont pas des neurones Les astrocytes font partie des cellules gliales.
Les astrocytes ont un rôle essentiel dans la mémoire. Pas d’astrocyte pas de mémoire !
Le feuillet astrocytaire qui entoure la synapse permet une jonction entre les astrocytes et les neurones, … formant une association tripartite
La Révolution cognitive d’Homo sapiens est-elle celle de ses astrocytes.
Ce sont les astrocytes qui mémorisent, pas les neurones.
Les astrocytes apportent les informations (la mémoire) qui sont transmises par le réseau des neurones
Le contenu d’une information est plus important que le réseau qui la transporte.
Notre Mémoire astrocytaire, qui aurait pu s’intituler « des étoiles dans notre cerveau », commence une série d’articles sur la revisite de notre mémoire.
pour l'ensemble des articles
La glie du cerveau regroupe toutes les cellules (en rouge et bleu sur la figure) qui dans le cerveau ne sont pas des neurones (en vert), c'est-à-dire qui « ne sont pas excitables ».
Quand elles ont commencé à être observées, les cellules de la glie ont été assimilées à une colle, une glu (glie), qui maintient les neurones en place.
L’activité électrique des neurones a rapidement excité tous les neurobiologistes. Devant cette merveille de la nature, les cellules gliales ont été oubliées.
Servi par la fée électricité, le roi neurone s’est vu attribué toutes les fonctions qui font la mémoire et l’intelligence, voire celles de l’âme, toutes ce quoi l’homme est si fier.
Et tout naturellement les tâches subalternes ont été attribuées à la glie. Celle-ci s’occupait de l’évacuation des déchets puis, enfin, elle monta progressivement, de temps en temps en grade, nous allons voir jusqu'où.
Adoré dans toutes les académies scientifiques, le neurone l’est également dans l’industrie pharmaceutique.
Le neurone s’est révélé un dieu ingrat et les recherches de médicaments ciblés vers les maladies neurodégénératives se sont révélées toutes vaines, ou presque, Biogen se vantait détenir la molécule la plus avancée du monde, c'était début 2017, nous sommes début 2019 !
Cellules ancillaires des neurones, les cellules gliales, se sont révélées assurer bien plus que la maintenance
Comme le Figaro de Beaumarchais les cellules gliales peuvent en faire un peu plus pour leurs maîtres, et même leur donner de la mémoire !
D’un fatras de glu, sont aujourd’hui distinguées, les cellules microgliales, les oligodendrocytes et les astrocytes (cellules en étoile), auxquelles sont reconnues à chacune des propriétés spécifiques.
Ce sont surtout aux astrocytes auxquelles nous allons nous intéresser.
La « moitié oubliée du cerveau » semble refaire surface, portée notamment par L'homme glial : une révolution dans les sciences du cerveau de Pierre Magistretti et Yves Agid (Odile Jacob, 2018) et plusieurs articles de Pour la Science, dont Qu'est-ce que la glie
(L’homme glial est une évidente et aimable réplique à L’homme neuronal de Jean-Pierre Changeux, sachant que comme le signale eux-mêmes les auteurs, le livre aurait pu/dû avoir comme titre L’homme glial et neuronal )
Flattant l’ego d’Homo sapiens, une publication de l’équipe de Steven Goldman de l’Université de Rochester (USA) a montré que des astrocytes humains transplantés dans des cerveaux de souris rendant ces insignifiants rongeurs plus intelligents (en utilisant des tests classiques de labyrinthes).
Remarque non fortuite : le cerveau d’Einstein avait la particularité de contenir plus de cellules gliales que la « normale »
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Quelques recherches sont en cours sur les fonctions des astrocytes. Parmi celle-ci citons celle de l’implication sur la dépression chez l’homme, publiée par Naguib Mechawar et Liam Anuj O'Leary du Canadian Institutes of Health Research. Ces auteurs suggèrent qu’une réduction des densités d'astrocytes peuvent être liées à des épisodes dépressifs
Les astrocytes tiennent leur nom à leur forme en étoile, au moins chez la souris
« Les astrocytes humains sont plus gros et plus complexes que ceux des mammifères infra-primés, suggérant que leur rôle dans l’interaction avec les neurones s’est développé avec l’évolution. »
Dans son Sapiens, Yuval Noah Harari nous rappelle la Révolution cognitive qui aurait eu lieu il y a environ 50 000 ans.
Des mutations génétiques accidentelles ne changèrent-elles pas nos astrocytes davantage que le câblage interne des Sapiens (page 35)
Cette Révolution cognitive aurait-elle multipliée le nombre d’astrocytes dans notre cerveau ? Ces astrocytes seraient-ils devenus plus gros et plus complexes ?
Notre cerveau se serait-il illuminé de grosses, belles et nombreuses étoiles ?
Portés par leur élan humaniste, voire homo-centré, Pierre Magistretti et Yves Agid, en mars 2018, sur les ondes de France Culture, devant Nicolas Martin, purent lancer la question blasphématoire :
« Et si c’étaient les cellules gliales qui mémorisaient et pas les neurones ? »
Pourquoi pas, en effet !
Après avoir d’ajouter :
« Sans astrocyte il ne peut pas y avoir de mémoire »
…… les auteurs citent de nombreux travaux montrant l’importance cruciale des astrocytes dans la mémorisation ...
... ainsi que d’autres fonctions cognitives où ces cellules gliales
se comportent comme des chefs d’orchestres de l’activité neuronale.
Persistants, ils concluent :
« Il n’y a pas de mémoire sans activité des astrocytes »
Passant de la sage l’interrogation à une affirmation audacieuse, je propose :
Ce sont les astrocytes qui mémorisent, pas les neurones.
La mémoire peut exister sans neurones mais pas sans protéines
Ce sont les propriétés électrochimiques (ferroélectriques) et plastiques de ces protéines qui permettent la mémorisation.
À travers cet article et les suivants, je vais essayer de répondre à la question : comment ? ou au moins de l’ ... imaginer.
Une synapse est une structure cellulaire de jonction créée entre deux neurones et qui permet à ces deux neurones de communiquer entre eux.
(cette figure ne tient pas compte de la présence de l'astrocyte. Ce sera l'objet des paragraphes suivants )
Avant de situer l’emplacement des protéines de mémoire, il faut revenir à la glie et plus particulièrement à l’astrocyte.
La figure, ci-dessus empruntée à Wings for life, montre les différents prolongements (par des dendrites) par lesquels l’astrocyte est en contact :
1- avec la synapse. Le texte de Wings for life précise que le prolongement « d’un astrocyte autour d’une synapse le met en position d'interagir avec les neurones et de jouer un rôle actif dans la modification de la fonction synaptique ». Ce rôle pourrait bien être celui d'une des principales propriétés cognitives, la mémoire.
(« en contact » peut s’exprimer aussi par « collé », ce qui ramène à la première définition de la glie, de la glu, de la colle !)
Non seulement les astrocytes régulent le fonctionnement des synapses, mais ils fournissent et gèrent les protéines de mémoire.
(Parmi les nombreux aspects de la gestion des synapses et de toutes les activités cognitives par les astrocytes, il faut noter les longs flux d’ion calcium, ce dernier étant connu pour intervenir dans l’intimité de nombreux mécanismes mnésiques)
2- avec le vaisseau sanguin où il puise des métabolites, comme le glucose, et évacue des déchets
Concernant les relations entre l’astrocyte et le vaisseau sanguin, Pierre Magistretti et Yves Agid remarquent à juste titre, que l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) visualise en réalité des variations des propriétés du flux sanguin, c'est-à-dire l’activité énergétique des astrocytes, dont on déduit une activité cérébrale par un traitement informatique
Sur la figure, les flèches noires représentent justement le rôle de fournisseur d'énergie assuré par les astrocytes.
Il en a d'autres !
3- avec les « raccords » (nœuds de Ranvier) entre les différentes parties de myéline (l'isolant lipidique de l’axone des neurones) synthétisée et mise en place par une autre cellule gliale : les oligodendrocytes
Pour Pierre Magistretti et Yves Agid, il faut considérer la synapse comme tripartite comprenant la partie pré-synaptique, la partie post-synaptique et « le feuillet astrocytaire qui entoure la synapse » (jonction entre les neurones)
(voire multipartite, car plusieurs astrocytes peuvent étaler un feuillet sur une seule synapse)
Remarque sur la figure précédente :
J’ai figuré le pied astrocytaire ne couvrant que la partie présynaptique. C’est une simplification, plusieurs travaux et observations montrent que ce pied couvre toute la synapse, et qu’un autre astrocyte peut également placer un pied sur la même synapse.
J’essaierais de revenir plus tard sur cette simplification hâtive.
Le neurone est détrôné de ses fonctions cognitives, il est remplacé par un Consulat, dont le « chef d’orchestre », et Premier Consul, est l’astrocyte.
Les deux autres Consuls sont le neurone présynaptique et le
neurone postsynaptique.
Les neurones constituent un réseau.
Un réseau, quel qu’il soit, ne transfert que les informations qu’il possède, ou qu’il a acquises.
Pour montrer l’iniquité qui est commise en ne considérant que le réseau neuronal, Pierre Magistretti et Yves Agid donnent l’exemple des rues de Paris qui seraient examinées par un lointain extra-terrestre. Celui-ci observant que le laitier parcoure régulièrement les mêmes rues, il pourrait en déduire que le camion du laitier a/est une mémoire, négligeant les immeubles qui bordent les rues (les astrocytes).
Personnellement, je préfère l’exemple de La Poste.
Les réseaux de transport utilisés depuis le dépôt du courrier jusqu’à votre boîte au lettre est un élément important dans une étude du transfert de l’information (réalisée par les neurones), mais il ne faut pas négliger la lettre.
La lettre est plus importante que le réseau qui la transporte, surtout qu’il existe des circuits alternatifs, par exemple Fedex, … ou simplement d’aller porter directement la lettre dans la boîte du destinataire (en indiquant EV pour « en ville », à l’emplacement du timbre, pour la validité juridique de l'envoi !), et
...je ne compte pas l’envoi en pièce jointe par une voie électronique.
Le choix du moyen d’acheminement du courrier est fonction de la nature de la lettre, du délai souhaité, ou simplement de l’opportunité, sans oublier le hasard.
Mais quelque soit la nature de l’acheminement, le plus important est la lettre, ou pus exactement les informations qu’elle contient.
Le contenu d’une information est plus important que le réseau qui la transporte.
Les paramètres de la mémoire sont plus importants que le réseau de neurone
Or, ces paramètres sont protéiques.
Comme « chefs d’orchestre » des fonctions cognitives les astrocytes, produisent les protéines de mémoire et les mettent en contact avec les synapses (jonction entre les neurones).
Le blob donne un exemple de mémoire sans neurone.
Par analogie avec le système immunitaire de nombreuses protéines peuvent être synthétisées (par épissage alternatif). Réunies sous forme d’oligomères toriques elles permettraient un nombre de combinaisons quasi infini de toroïdes différents, aussi infini que les informations à mémoriser.
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