Que sont les cellules gliales et que font-elles ?

Vous avez probablement entendu parler de la « matière grise » du cerveau, qui est composée de cellules appelées neurones, mais un type moins connu de cellule cérébrale est ce qui constitue la « matière blanche ». Il s’agit des cellules gliales.

Que sont les cellules gliales ?

À l’origine, on pensait que les cellules gliales – également appelées glies ou névroglies – ne servaient qu’à fournir un soutien structurel. Le mot « glie » signifie littéralement « colle neurale ». Des découvertes relativement récentes ont toutefois révélé qu’elles remplissent toutes sortes de fonctions dans le cerveau et les nerfs qui parcourent votre corps. En conséquence, la recherche a explosé et nous en avons appris beaucoup sur eux. Mais il reste encore beaucoup à apprendre.

Types de cellules gliales

Les cellules gliales servent principalement de support aux neurones. Considérez-les comme un réservoir de secrétariat pour votre système nerveux, ainsi que pour le personnel d’entretien et de maintenance. Ils ne font peut-être pas les gros travaux, mais sans eux, ces gros travaux ne seraient jamais réalisés.

Les cellules gliales se présentent sous de multiples formes, chacune d’entre elles remplissant certaines fonctions spécifiques qui permettent à votre cerveau de fonctionner correctement – ou non, si vous souffrez d’une maladie qui a un impact sur ces cellules importantes.

Il existe cinq types de cellules gliales dans votre SNC :

• Astrocytes
• Oligodendrocytes
• Microglia
• Cellulesépendymales
• La glie radiale

Vous avez également des cellules gliales dans votre système nerveux périphérique (SNP), qui comprend les nerfs de vos extrémités, loin de la colonne vertébrale. Il existe deux types de cellules gliales :

• Les cellules Schwann
• Cellules satellites

1

Astrocytes

Le type de cellule gliale le plus courant dans le système nerveux central est l’astrocyte, également appelé astroglia. La partie « astro » du nom fait référence au fait qu’elles ressemblent à des étoiles, avec des projections qui se répandent partout.

Certains, appelés astrocytes protoplasmiques, ont des projections épaisses avec beaucoup de branches. D’autres, appelés astrocytes fibreux, ont des bras longs et minces qui se ramifient moins fréquemment. Le type protoplasmique se trouve généralement parmi les neurones de la matière grise, tandis que les astrocytes fibreux se trouvent typiquement dans la matière blanche. En dépit de ces différences, ils remplissent des fonctions similaires.

Les astrocytes ont plusieurs fonctions importantes, notamment :

• La formation de la barrière hémato-encéphalique (BHE). La BHE est comme un système de sécurité strict, qui ne laisse entrer que les substances censées être dans votre cerveau tout en empêchant les choses qui pourraient être nocives. Ce système de filtrage est essentiel pour garder votre cerveau en bonne santé.
• Il régule les substances chimiques autour des neurones. La communication entre les neurones se fait par l’intermédiaire de messagers chimiques appelés neurotransmetteurs. Une fois qu’une substance chimique a transmis son message à une cellule, elle reste là à encombrer les choses jusqu’à ce qu’un astrocyte la recycle par un processus appelé réabsorption. Le processus de recaptage est la cible de nombreux médicaments, dont les antidépresseurs. Les astrocytes nettoient également ce qui reste lorsqu’un neurone meurt, ainsi que les ions de potassium en excès, qui sont des substances chimiques jouant un rôle important dans la fonction nerveuse.
• Ils régulent le flux sanguin vers le cerveau. Pour que votre cerveau puisse traiter correctement les informations, il a besoin d’une certaine quantité de sang allant vers toutes ses différentes régions. Une région active reçoit plus qu’une région inactive.
• Synchronisation de l’activité des axones. Les axones sont de longues parties filiformes des neurones et des cellules nerveuses qui conduisent l’électricité pour envoyer des messages d’une cellule à l’autre.
• Métabolisme énergétique du cerveau et homéostasie. Ils régulent le métabolisme dans le cerveau en stockant le glucose du sang et le fournissent comme carburant pour les neurones. C’est l’un des rôles les plus importants des astrocytes.

Le dysfonctionnement des astrocytes a été potentiellement lié à de nombreuses maladies neurodégénératives, notamment :

• Sclérose latérale amyotrophique (SLA ou maladie de Lou Gehrig)
• La chorée de Huntington
• La maladie de Parkinson

Les modèles animaux de maladies liées aux astrocytes aident les chercheurs à mieux les connaître dans l’espoir de découvrir de nouvelles possibilités de traitement.

2

Oligodendrocytes

Les oligodendrocytes proviennent de cellules souches neurales. Le mot est composé de termes grecs qui, tous ensemble, signifient « cellules à plusieurs branches ». Leur but principal est d’aider l’information à se déplacer plus rapidement le long des axones.

Les oligodendrocytes ressemblent à des boules à pointes. À l’extrémité de leurs pics se trouvent des membranes blanches et brillantes qui s’enroulent autour des axones des cellules nerveuses. Leur but est de former une couche protectrice, comme l’isolation plastique des fils électriques. Cette couche protectrice est appelée la gaine de myéline.

Mais cette gaine n’est pas continue. Il y a un espace entre chaque membrane, appelé « nœud de Ranvier », qui permet aux signaux électriques de se propager efficacement le long des cellules nerveuses. Le signal saute en fait d’un nœud à l’autre, ce qui augmente la vitesse de conduction du nerf tout en réduisant la quantité d’énergie nécessaire à sa transmission. Les signaux le long des nerfs myélinisés peuvent se propager à une vitesse pouvant atteindre 200 miles par seconde.

À la naissance, vous n’avez que quelques axones myélinisés, et leur nombre ne cesse de croître jusqu’à ce que vous ayez 25 ou 30 ans. On pense que la myélinisation joue un rôle important dans l’intelligence.

Les oligodendrocytes assurent également la stabilité et transportent l’énergie des cellules sanguines vers les axones.

Le terme « gaine de myéline » vous est peut-être familier en raison de son association avec la sclérose en plaques. Dans cette maladie, on pense que le système immunitaire du corps attaque les gaines de myéline, ce qui entraîne un dysfonctionnement de ces neurones et une altération des fonctions cérébrales. Les lésions de la moelle épinière peuvent également endommager les gaines de myéline.

Parmi les autres maladies que l’on pense être associées à un dysfonctionnement des oligodendrocytes, on peut citer

• Leucodystrophies
• Des tumeurs appelées oligodendrogliomes
• Schizophrénie
• Le trouble bipolaire

Certaines recherches suggèrent que les oligodendrocytes pourraient être endommagés par le neurotransmetteur glutamate, qui, entre autres fonctions, stimule des zones de votre cerveau afin que vous puissiez vous concentrer et apprendre de nouvelles informations. Cependant, à des niveaux élevés, le glutamate est considéré comme une « excitotoxine », ce qui signifie qu’il peut surstimuler les cellules jusqu’à leur mort.

3

Microglia

Comme leur nom l’indique, les microglies sont de minuscules cellules gliales. Elles agissent comme un système immunitaire dédié au cerveau, ce qui est nécessaire puisque la BHE isole le cerveau du reste de votre corps.

Les microglies sont attentives aux signes de blessures et de maladies. Lorsqu’elles le détectent, elles se chargent de régler le problème, qu’il s’agisse d’éliminer les cellules mortes ou de se débarrasser d’une toxine ou d’un agent pathogène.

Lorsqu’elles réagissent à une blessure, les microglies provoquent une inflammation dans le cadre du processus de guérison. Dans certains cas, comme la maladie d’Alzheimer, elles peuvent devenir hyperactivées et provoquer une trop grande inflammation. On pense que cela entraîne la formation de plaques amyloïdes et d’autres problèmes liés à la maladie.

Outre la maladie d’Alzheimer, les maladies qui peuvent être liées à un dysfonctionnement microglial comprennent

• Fibromyalgie
• Douleur neuropathique chronique
• Troubles du spectre autistique
• Schizophrénie

On pense que les microglies ont de nombreux autres rôles, notamment celui d’apprendre la plasticité associée et de guider le développement du cerveau, dans lequel elles ont une fonction ménagère importante.

Notre cerveau crée de nombreuses connexions entre les neurones qui leur permettent de transmettre des informations dans les deux sens. En fait, le cerveau en crée beaucoup plus que ce dont nous avons besoin, ce qui n’est pas efficace. Les microglies détectent les synapses inutiles et les « taillent », tout comme un jardinier taille un rosier pour le garder en bonne santé.

La recherche sur les microglies a pris un véritable essor ces dernières années, ce qui a permis de mieux comprendre leur rôle dans la santé et la maladie du système nerveux central.

4

Cellules épendymales

Les cellulesépendymales

sont principalement connues pour constituer une membrane appelée épendyme, qui est une fine membrane tapissant le canal central de la moelle épinière et les ventricules (passages) du cerveau. Elles créent également le liquide céphalorachidien.

Les cellules épendymales sont extrêmement petites et s’alignent étroitement pour former la membrane. À l’intérieur des ventricules, elles possèdent des cils, qui ressemblent à de petits poils, qui font des allers et retours pour faire circuler le liquide céphalorachidien.

Le liquide céphalorachidien fournit des nutriments au cerveau et à la colonne vertébrale et en élimine les déchets. Il sert également de coussin et d’amortisseur entre le cerveau et le crâne. Il est également important pour l’homéostasie de votre cerveau, c’est-à-dire la régulation de sa température et d’autres caractéristiques qui permettent de le faire fonctionner le mieux possible.

Les cellules épendymales sont également impliquées dans la BHE.

5

Radial Glia

Les gliales radiales sont considérées comme un type de cellules souches, ce qui signifie qu’elles créent d’autres cellules. Dans le cerveau en développement, elles sont les « parents » des neurones, des astrocytes et des oligodendrocytes. Lorsque vous étiez un embryon, elles servaient également d’échafaudage aux neurones en développement, grâce à de longues fibres qui guident les jeunes cellules cérébrales en place au fur et à mesure de la formation de votre cerveau.

Leur rôle de cellules souches, notamment en tant que créatrices de neurones, en fait le centre de la recherche sur la manière de réparer les dommages cérébraux causés par une maladie ou une blessure.

Plus tard dans la vie, elles jouent également un rôle dans la neuroplasticité.

6

Les cellules de Schwann

Les cellules Schwann portent le nom du physiologiste Theodor Schwann, qui les a découvertes. Elles fonctionnent beaucoup comme les oligodendrocytes en ce sens qu’elles fournissent des gaines de myéline pour les axones, mais elles existent dans le système nerveux périphérique (SNP) plutôt que dans le SNC.

Cependant, au lieu d’être une cellule centrale avec des bras à l’extrémité de la membrane, les cellules de Schwann forment des spirales directement autour de l’axone. Les nœuds de Ranvier se trouvent entre eux, tout comme ils le font entre les membranes des oligodendrocytes, et ils aident à la transmission nerveuse de la même manière.

Les cellules de Schwann font également partie du système immunitaire du SNP. Lorsqu’une cellule nerveuse est endommagée, elles ont la capacité, essentiellement, de manger les axones du nerf et de fournir un chemin protégé pour la formation d’un nouvel axone.

Les maladies impliquant les cellules de Schwann comprennent :

• Le syndrome « Guillain-Barre
• La maladie de Charcot-Marie-Tooth
• Schwannomatose
• Polyneuropathie inflammatoire démyélinisante chronique
• Lèpre

Nous avons mené des recherches prometteuses sur la transplantation de cellules de Schwann pour les lésions de la moelle épinière et d’autres types de lésions nerveuses périphériques.

Les cellules de Schwann sont également impliquées dans certaines formes de douleur chronique. Leur activation après une lésion nerveuse peut contribuer au dysfonctionnement d’un type de fibres nerveuses appelées nocicepteurs, qui détectent les facteurs environnementaux tels que la chaleur et le froid.

7

Cellules satellites

Les cellules satellites tirent leur nom de la façon dont elles entourent certains neurones, plusieurs satellites formant une gaine autour de la surface cellulaire. Nous commençons tout juste à en savoir plus sur ces cellules, mais de nombreux chercheurs pensent qu’elles sont similaires aux astrocytes. Les cellules satellites se trouvent toutefois dans le système nerveux périphérique, contrairement aux astrocytes, qui se trouvent dans le système nerveux central.

Le principal objectif des cellules satellites semble être de réguler l’environnement autour des neurones, en maintenant l’équilibre chimique.

Les neurones qui ont des cellules satellites constituent ce qu’on appelle des ganglions, qui sont des groupes de cellules nerveuses du système nerveux autonome et du système sensoriel. Le système nerveux autonome régule vos organes internes, tandis que votre système sensoriel est ce qui vous permet de voir, d’entendre, de sentir, de toucher, de ressentir et de goûter.

Les cellules satellites fournissent la nutrition au neurone et absorbent les toxines des métaux lourds, tels que le mercure et le plomb, pour les empêcher d’endommager les neurones.

On pense également qu’elles contribuent au transport de plusieurs neurotransmetteurs et d’autres substances, notamment

• Glutamate
• GABA
• Norepinephrine
• Adénosine triphosphate
• Substance P
• Capsaicine
• Acétylcholine

Comme la microglie, les cellules satellites détectent les blessures et les inflammations et y réagissent. Cependant, leur rôle dans la réparation des dommages cellulaires n’est pas encore bien compris.

Les cellules satellites sont liées à la douleur chronique impliquant une lésion des tissus périphériques, une lésion nerveuse et une aggravation systémique de la douleur (hyperalgésie) qui peut résulter de la chimiothérapie.

Une grande partie de ce que nous savons, croyons ou soupçonnons au sujet des cellules gliales est une connaissance nouvelle. Ces cellules nous aident à comprendre comment fonctionne le cerveau et ce qui se passe lorsque les choses ne fonctionnent pas comme elles devraient.

Il est certain que nous avons encore beaucoup à apprendre sur les cellules gliales, et il est probable que nous mettrons au point de nouveaux traitements pour une multitude de maladies à mesure que notre réservoir de connaissances s’élargira.

Sources des articles (certains en anglais)

1. Université du Queensland. Institut du cerveau du Queensland. Types de cellules gliales.
2. Chung WS, Allen NJ, Eroglu C. Les astrocytes contrôlent la formation, le fonctionnement et l’élimination des synapses. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015;7(9):a020370. doi:10.1101/cshperspect.a020370
3. Barbeito L. Thérapie cellulaire à base d’astrocytes : un nouvel espoir pour les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique… Thérapie cellulaire à base de cellules souches. 2018;9(1):241. doi:10.1186/s13287-018-1006-y
4. Nickel M, Gu C. Régulation de la myélinisation du système nerveux central dans les fonctions cérébrales supérieures. Plastique neural. 2018;2018:6436453. doi:+10.1155/2018/6436453
5. Duncan ID, Radcliff AB. Troubles de la myéline héréditaires et acquis : La pathologie sous-jacente de la myéline. Exp Neurol. 2016;283(Pt B):452-75. doi:10.1016/j.expneurol.2016.04.002
6. Les cellules précurseurs gliales exprimant le NG2 sont une nouvelle population potentielle de cellules d’oligodendrogliome initiant la glioménèse induite par la N-éthyl-N-nitrosourée. Cancérogenèse. 2010;31(10):1718-25. doi:10.1093/carcin/bgq154
7. Takahashi N, Sakurai T, Davis KL, Buxbaum JD. Lien entre le dysfonctionnement des oligodendrocytes et de la myéline et les anomalies des neurocircuits dans la schizophrénie. Prog Neurobiol. 2011;93(1):13-24. doi:10.1016/j.pneurobio.2010.09.004
8. Konradi C, Sillivan SE, Clay HB. Mitochondries, oligodendrocytes et inflammation dans le trouble bipolaire : les études du transcriptome montrent des parallèles intéressants avec la sclérose en plaques. Neurobiol Dis. 2012;45(1):37-47. doi:10.1016/j.nbd.2011.01.025
9. Dong YX, Zhang HY, Li HY, Liu PH, Sui Y, Sun XH. Association entre la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer et la démyélinisation précoce et le dysfonctionnement des oligodendrocytes. Neural Regen Res. 2018;13(5):908-914. doi:10.4103/1673-5374.232486
10. Kanno H, Pearse DD, Ozawa H, Itoi E, Bunge MB. La transplantation de cellules de Schwann pour la réparation des lésions de la moelle épinière : son potentiel thérapeutique important et son prospectus. Rev Neurosci. 2015;26(2):121-8. doi:10.1515/revneuro-2014-0068

Lectures complémentaires

• Kriegstein A, Alvarez-Buylla A. La nature gliale des cellules souches neurales embryonnaires et adultes. Revue annuelle des neurosciences. 2009;32:149-84.
• Gosselin RD, Suter MR, Ji RR, Decosterd I. Glial cells and chronic pain. Neuroscientifique. 2010 Oct;16(5):519-31.
• Ohara PT, Vit JP, Bhargava A, Jasmin L. Evidence for a Role of Connexin 43 in Trigeminal Pain Using RNA Interference In Vivo. Journal of neurophysiology. 2008 Dec;100(6):3064-73.