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Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12799 (2023) Citer cet article

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Nous avons déjà démontré qu'une protection contre un accident vasculaire cérébral ischémique cortical imminent était réalisable par stimulation sensorielle de la zone ischémique dans un modèle de rat adulte d'occlusion permanente de l'artère cérébrale moyenne (pMCAo). Nous avons en outre démontré qu'un mécanisme sous-jacent majeur nécessaire à une telle protection est le système de collatérales entre les artères cérébrales qui entraîne la reperfusion du territoire ischémique de la MCA. Cependant, étant donné que ce flux collatéral est faible, il peut être nécessaire mais pas suffisant pour la protection. Nous avons donc recherché d'autres mécanismes complémentaires contribuant à la protection sensorielle. Nous avons émis l’hypothèse que l’activation de la navette lactate astrocytes-neurones (ANLS) pourrait être un autre mécanisme sous-jacent potentiel qui complète le flux collatéral dans le processus de protection. Soutenant notre hypothèse, en utilisant l'imagerie fonctionnelle, les traitements pharmacologiques et l'histologie post-mortem, nous avons montré que l'ANLS jouait un rôle central dans la protection du cortex basée sur la stimulation sensorielle et constitue donc l'autre mécanisme de soutien qui sous-tend le processus de protection.

En utilisant l'occlusion permanente de l'artère cérébrale moyenne (pMCAo) dans un modèle d'accident vasculaire cérébral ischémique chez le rat (Fig. 1), nous avons démontré une protection contre un accident vasculaire cérébral ischémique imminent par une stimulation sensorielle délivrée dans un délai de protection de deux heures après le début de l'ischémie1,2,3, 4,5,6,7,8. Quels sont les mécanismes qui sous-tendent cette neuroprotection sensorielle dans ce modèle de rat ? Nous avons démontré qu'un élément nécessaire à une telle protection est le système collatéral pial (anastomoses leptoméningées) qui fournit un flux sanguin rétrograde vers le MCA occlus à partir d'autres artères corticales, entraînant une reperfusion de la zone ischémique1. En appliquant la tomographie par cohérence optique Doppler (DOCT) qui permet une quantification directe du flux sanguin cortical, nous avons constaté que la stimulation sensorielle après pMCAo améliorait en effet le flux sanguin collatéral rétrograde et le flux dans le MCA9 définitivement obstrué. Cependant, malgré une telle amélioration, le flux sanguin collatéral est resté à un niveau très faible pendant les heures critiques initiales pour la protection après pMCAo9. Ces résultats suggèrent que, bien que le flux collatéral soit nécessaire à la neuroprotection du tissu cortical ischémique, il pourrait ne pas être suffisant. Nous avons donc recherché un autre mécanisme complémentaire qui pourrait également participer à la neuroprotection sensorielle.

Localisation de (artère cérébrale moyenne) MCA, champs de barils et infarctus. (A) montre l’emplacement de l’occlusion du MCA (cercle de délimitation vert) où il est lié et le cortex du tonneau (en jaune, baril de moustache C2), image tirée de notre étude précédente1. (B) L’ellipse verte montre le fil noir utilisé pour l’occlusion MCA et le cercle jaune montre l’emplacement approximatif de la réponse de la moustache C2. (C) Haut : tranche TTC de la région de l’infarctus en blanc (pointée par une flèche) chez un rat à occlusion permanente de l’artère cérébrale moyenne (pMCAo) sans stimulation sensorielle ; En bas : coupe TTC de la région protégée (pas de région blanche, pointée par une flèche) chez un rat pMCAo avec stimulation immédiate (+ 0 h) (stimulations des moustaches C2 de 2 h délivrées juste après pMCAo), image tirée de notre étude précédente5 .

La gestion de l'énergie cérébrale est basée sur des interactions collaboratives et dynamiques du système vasculaire neurone-gliale (NGV) impliquées dans la production, le transfert et l'utilisation d'énergie10,11,12,13. Ces dernières années, il existe de plus en plus de preuves de l'importance de la navette lactate astrocytes-neurones (ANLS) qui fournit du lactate comme source pour les besoins énergétiques « à la demande » des neurones activés et comme source d'énergie préférentielle pour certains neurones10,11,14,15. ,16,17,18,19,20,21. Il existe deux formes d’ANLS qui surviennent dans des modèles animaux sains et qui entraînent une libération de lactate par les astrocytes15. L’une est basée sur la glycogénolyse astrocytaire et l’autre sur l’absorption du glucose par les astrocytes qui active leur métabolisme par glycolyse aérobie, les deux entraînant la production de lactate21,22. Une étude récente a établi que chez les animaux en bonne santé, l’apport énergétique aux neurones dépend de manière cruciale du niveau d’activité neuronale15. À de faibles niveaux d’activité neuronale, les neurones absorbent le glucose directement du sang, tandis que des niveaux élevés ou une activité neuronale intense entraînent un passage de l’utilisation du glucose au lactate par les neurones. Étant donné que la protection sensorielle après pMCAo dépend de l'activation évoquée des neurones dans la zone ischémique, nous avons émis l'hypothèse que des mécanismes similaires dépendant de l'activité neuronale sont impliqués dans le cortex ischémique. En conséquence, l’ANLS pourrait être activée en réponse à une stimulation neuronale évoquée sensoriellement, contribuant ainsi à la neuroprotection du territoire ischémique. Pour répondre à cette hypothèse, suite à pMCAo, nous avons utilisé des manipulations pharmacologiques bloquant les transporteurs de lactate sur les neurones corticaux situés dans le territoire ischémique lors de la stimulation sensorielle. Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle la navette lactate est également un mécanisme complémentaire nécessaire pour la neuroprotection sensorielle dans le modèle d'accident vasculaire cérébral ischémique chez le rat et soulignent l'importance des astrocytes activés sensoriellement dans la neuroprotection. Ces résultats, ainsi que nos résultats précédents qui montrent comment la stimulation sensorielle minimise l'accumulation post-pMCAo d'une synchronisation corticale généralisée des potentiels de champ local (LFP) spontanés prédisant l'infarctus23,24, démontrent comment la protection contre un accident vasculaire cérébral ischémique imminent par la stimulation sensorielle est multidimensionnel impliquant tous les composants du NGV, du système collatéral à l'ANLS et à l'activité neuronale.