- L'oxygène disponible est immédiatement utilisé par les cellules pour synthétiser des substances riches en énergie
- En temps normal, seulement 50% de l'oxygène est utilisé pour l'activité des cellules nerveuses, l'autre moitié servant pour les cellules gliales et pour maintenir le taux métabolique de base des cellules nerveuses
Notre cerveau a un besoin en énergie si fort qu'il est disproportionné par rapport à sa masse. Cette énergie provient de processus métaboliques aérobies, grands consommateurs d'oxygène. Pour le bon fonctionnement de notre cerveau, l'apport d’oxygène est vital et influe directement sur la fonction des cellules nerveuses et gliales, qui assurent le bon fonctionnement des neurones. Si les besoins en oxygène de notre cerveau sont connus, sa relation avec l’activité neuronale reste un mystère. L’étude menée par des neurobiologistes allemands de l’université Louis-et-Maximilien de Munich (LMU) est la première à mesurer et à corréler directement l'apport en oxygène et l’activité des cellules nerveuses. Les résultats ont été publiés dans la revue BMC Biology.
L’oxygène est vital pour le cerveau
Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé des capteurs électrochimiques afin de déterminer la concentration d'oxygène dans le cerveau et dans l'un des ventricules cérébraux. Ils ont mené leur test sur des grenouilles où ils ont contrôlé la quantité d'oxygène disponible dans le cerveau en inhibant l'activité des cellules nerveuses à l'aide de substances pharmacologiques. En se basant sur les cellules nerveuses qui contrôlent les mouvements des yeux, les scientifiques ont réussi à enregistrer directement la relation entre la consommation d'oxygène et l'activité des cellules nerveuses.
Les résultats ont montré que l’oxygène disponible est immédiatement utilisé par les cellules pour synthétiser des substances riches en énergie. “Nous avons constaté que le cerveau est anoxique dans un environnement normal saturé d'air, ce qui signifie qu'aucun oxygène ne peut être mesuré”, expose Hans Straka, l’un des trois auteurs de l’étude. Si plus du double de la concentration d’oxygène atmosphérique est disponible, le métabolisme énergétique est saturé et l’oxygène est présent en abondance dans le cerveau. “Nous avons également pu montrer qu'en fonctionnement normal, seulement environ 50% de l'oxygène est utilisé pour l'activité des cellules nerveuses, ajoute le chercheur. Ainsi, les 50% restants sont nécessaires pour les cellules gliales et pour maintenir le taux métabolique de base des cellules nerveuses. Cependant, les cellules nerveuses avec une activité accrue consomment plus d'oxygène.”
Des résultats qui posent les bases
Pour bien comprendre comme notre cerveau traite les informations, la relation entre l’oxygène disponible et l’activité cérébrale est essentielle. Cette étude devrait poser les bases pour de futures recherches sur l’équilibre énergétique du cerveau, ainsi que sur la consommation d'oxygène pour diverses fonctions des cellules nerveuses. Elle pourrait également être pertinente d'un point de vue médical, par exemple pour mieux comprendre les conséquences d'une carence en oxygène dans le cerveau ou pour mieux interpréter les informations sur l'activité cérébrale obtenues avec les techniques d'imagerie, concluent les chercheurs.
