Les plaques amyloïdes, caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. Les neurones affectés sont détruits par l'activité des cellules de la microglie. ©Getty - KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Les plaques amyloïdes, caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. Les neurones affectés sont détruits par l'activité des cellules de la microglie. ©Getty - KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Les plaques amyloïdes, caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. Les neurones affectés sont détruits par l'activité des cellules de la microglie. ©Getty - KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY
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Résumé

Qu’est-ce que la dynamique du cerveau et de quelle façon, notre cerveau est-il une sorte de château qui combine différentes époques? Quels acteurs modulables du développement cérébral peuvent être les microglies? demande la neurobiologiste, Sonia Garel à propos de ces cellules immunitaires.

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Sonia Garel (neurobiologiste, directrice de l’équipe “Développement et plasticité du cerveau” à l’institut de biologie de l’École normale supérieure à Paris).

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Les microglies qui sont à "l'interface entre le cerveau et le corps", "sont générées hors du cerveau", elles "le colonisent" et elles "participent à sa construction" indique Sonia Garel. Quelle est l'implication des cellules microgliales dans les maladies neurodégénératives, comme la maladie d'Alzheimer? s'interroge la chercheuse.

Titulaire de la nouvelle chaire Neurobiologie et immunité, Sonia Garel dirige l’équipe Développement et plasticité du cerveau à l’institut de biologie de l’École normale supérieure de Paris. Ses recherches portent sur les interactions entre le développement du cerveau, notamment lors de l’embryogenèse et du stade postnatal, et le système immunitaire.

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Si d’emblée, elle affirme sa passion pour "une science par essence collective, son émerveillement pour la beauté du vivant et spécifiquement pour celle du cerveau", cette passion est savamment mêlée de pédagogie et d’une volonté de "construire les savoirs avec humilité, mais persévérance". De la recherche à la médecine appliquée le chemin peut être long.

Comme l’indique Thomas Römer, Administrateur du Collège de France, en ouverture de la leçon inaugurale de Sonia Garel, la chercheuse sort le cerveau de sa splendide citadelle solitaire, pour montrer combien il interagit avec le corps et son environnement. Il revient aussi sur le riche parcours de la neurobiologiste et sur les passionnants enjeux de ses recherches entre physiologie et pathologie.

Aux côtés de Sonia Garel, nous découvrons un cerveau sans cesse en mouvement et nous apprenons à connaître les  microglies. Dès lors, quelle a été la longue histoire des études en parallèle du cerveau et du système immunitaire ? A quel changement de paradigme assistons-nous depuis ces 20 dernières années ? Quels sont les enjeux des  interactions entre le cerveau, le système immunitaire et l'environnement? 

La dynamique du cerveau ou l'église de Combray décrite par Proust

"Le cerveau, explique Sonia Garel, est un peu comme ces châteaux qui combinent dans leur architecture différentes époques liées à différentes étapes de construction. L'ensemble forme au tout un final, un ensemble cohérent. Et pourtant, les réorganisations et réaménagements sont les fruits de l'histoire et non d'un projet initial. À chaque période, le cerveau, ce château fonctionne, mais de manière différente. Par exemple, pendant la petite enfance, il permet de sentir le corps et le monde pour en construire des représentations internes. Par la suite, ces représentations internes permettent d'avoir des repères, de faire des prédictions et de détecter de manière saillante des erreurs par rapport à ces prédictions. Par exemple, nous allons tout de suite remarquer si une poignée de porte est déplacée de quelques centimètres vers le bas. Le cerveau adulte n'est donc pas un édifice monté à partir d'un plan initial précis. Et pour paraphraser Marcel Proust, qui décrivait non pas un château, mais l'église de Combray, un édifice occupant, si l'on peut dire, un espace à quatre dimensions. La quatrième étant celle du temple. Ce temps est celui du décours d'une vie. Mais le cerveau est aussi le résultat d'un long bricolage évolutif, pour reprendre l'expression de François Jacob, titulaire de la chaire de génétique au Collège de France.

Les microglies,  seules cellules immunitaires en contact direct avec les neurones et leurs synapses

Extrait de support présentant l'évolution de l'approche du cerveau, du système immunitaire et des microglies, lors de la leçon inaugurale de Sonia Garel
Extrait de support présentant l'évolution de l'approche du cerveau, du système immunitaire et des microglies, lors de la leçon inaugurale de Sonia Garel
- Sonia Garel / Collège de France

Dans la présentation de sa leçon inaugurale, Sonia Garel indique que la "vue neurocentrique, essentielle pour comprendre les circuits, a quelque peu éclipsé le rôle d’autres cellules collectivement appelées cellules gliales. Celles-ci apparaissent aujourd’hui comme des acteurs importants dans le développement, dans le fonctionnement physiologique et les dysfonctionnements pathologiques. Parmi ces cellules gliales, les microglies, qui tapissent le cerveau, sont particulièrement intéressantes dans la mesure où ce sont les seules cellules immunitaires qui sont en contact direct avec les neurones et leurs synapses. En termes de dynamique, ces cellules immunitaires colonisent le cerveau pendant la vie embryonnaire avant la formation de la barrière hémato-encéphalique, et se renouvellent dans le tissu cérébral tout au long de la vie. Il existe également tout un ensemble de cellules immunitaires qui se situent dans les méninges, et que l’on commence à peine à décrire".

Au cours de sa leçon inaugurale, Sonia Garel explique que "Les microglies sont vraiment de véritables couteaux suisse. Ces sentinelles ont d'ailleurs été surnommée "jardinière du cerveau", ce qui illustre bien l'importance de leur rôle et le fait que celui ci est fondamentalement multiple."

La découverte des "sentinelles immunitaires", les microglies en 1919. Sonia Garel présente différents documents au cours de sa leçon inaugurale (extrait)
La découverte des "sentinelles immunitaires", les microglies en 1919. Sonia Garel présente différents documents au cours de sa leçon inaugurale (extrait)
- Sonia Garel / Collège de France

La chercheuse souligne qu'"Un nombre croissant d’études montrent que les microglies participent à presque toutes les maladies neurologiques et psychiatriques. Par leur sensibilité à des signaux systémiques comme l’inflammation, ou à l’environnement microbien, ou à celui du microbiote, les microglies constituent donc une véritable interface entre l’environnement corporel et les circuits cérébraux dans les contextes physiologiques et pathologiques".

Sonia Garel nous entraîne dans une passionnante histoire des sciences, avec "l'essor de la neurobiologie" et le "remarquable démarrage" de l'immunologie au 19e siècle. "Les 20ème et 21ème siècle ont été témoins de progrès immenses pour aboutir à toutes les connaissances que nous avons aujourd'hui". Cela posé, la chercheuse note que "Malgré ce foisonnement de découvertes jusqu'à une période récente, les interactions entre cerveau et système immunitaire n'ont été que marginalement étudiées".

Les microglies, plus que des sentinelles passives, des acteurs incontournables, aujourd'hui

Dans sa présentation, Sonia Garel met en avant les nouveaux enjeux. "Jusqu’au tournant de ce siècle, rappelle-t-elle, les immunologistes et neurobiologistes ont travaillé en parallèle dans la construction des savoirs. Aujourd’hui, autour des enjeux de l’intégration (des) nouvelles données dans l’exploration du fonctionnement du cerveau et du système nerveux, autour du lien à faire entre les études sur la physiologie normale et celles centrées sur les pathologies, il apparaît essentiel de développer une approche systémique qui intègre tous les acteurs présents, dont les cellules immunitaires, et de considérer le cerveau dans sa dynamique de construction et d’évolution".

"Depuis une vingtaine d’années, souligne Sonia Garel, de très nombreuses études mettent en évidence une réelle contribution du système immunitaire à la construction et à au fonctionnement du cerveau ainsi qu’au développement des pathologies neurologiques et psychiatriques. C’est le cas, par exemple, lors de la progression de maladies neurodégénératives, notamment la maladie d’Alzheimer"

Sonia Garel évoque au cours de sa leçon inaugurale de passionnants travaux, notamment autour de la maladie d'Alzheimer, qui "ont apporté des pièces au puzzle qui nous donne une image des microglies bien éloignée de celle de sentinelles passives qui se contenteraient de guetter derrière les remparts et comme des acteurs incontournables du fonctionnement du cerveau et également des modulateurs importants des maladies neurodégénératives".

Nous gagnons le Collège de France, le 4 mars 2021 pour la leçon inaugurale  de Sonia Garel, intitulée «Système immunitaire et dynamique du cerveau».

Pour Prolonger 

La leçon inaugurale de Sonia Garel est publiée par Fayard avec le Collège de France.

Les photographies, schémas et différents documents qui accompagnent la vidéo de la conférence sont également disponibles en ligne sous le titre "supports".

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Moneghetti Merryl
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