Le mystère de la consommation excessive d’énergie par le cerveau enfin élucidé

Il est établi que notre cerveau consomme 20 % de l’énergie nécessaire au fonctionnement de notre corps. Même lorsqu’il est inactif, l’organe absorbe de l’énergie de manière importante. Les scientifiques s’interrogent depuis longtemps sur ce phénomène sans pour autant parvenir à l’expliquer.

Mais il semble que la situation soit sur le point de changer. Dans une étude parue le 3 décembre dernier dans la revue Science Advances, une équipe de chercheur dont fait partie Timothy Ryan, professeur de biochimie au Weill Medical College à New York, affirme avoir réussi à comprendre le fonctionnement de ce mécanisme.

Une consommation permanente d’énergie

Les scientifiques savent depuis des décennies que le cerveau consomme énormément d’énergie. On pensait auparavant que ce comportement était dû au fait que l’organe présente des activités électriques. En fait, les neurones ont besoin d’une quantité importante de molécules connues sous le nom d’adénosine triphosphate, ou ATP, pour leurs interactions.

Des études antérieures ont montré que même si on se trouve dans le coma ou dans un état végétatif, notre cerveau continuait à consommer une quantité énorme d’énergie. Certes, dans un tel cas de figure, la consommation diminue généralement de moitié par rapport à la normale, mais cela fait toujours du cerveau un gros consommateur de glucose par rapport aux autres organes.

Des messagers chimiques

L’étude menée par le professeur Ryan et ses collègues visait ainsi à déterminer pourquoi le cerveau a besoin d’autant d’énergie, même au repos. Pour cela, ils se sont intéressés aux jonctions neuronales appelées synapses. Celles-ci constituent pour les neurones une zone de rencontre et de communication.

La communication en question se déroule au travers de ce que l’on appelle neurotransmetteurs. Ces derniers sont de minuscules vésicules dans lesquelles se trouvent des sortes de messagers chimiques. Lors d’une expérience réalisée sur des rats — les organes du rat étant comparables à ceux de l’homme —, l’équipe a découvert une fuite d’énergie au niveau de la membrane vésiculaire.

Une « inefficacité » décelée

Cette fuite est occasionnée par une pompe à protons qui nécessite une alimentation permanente en glucose et ce, même si la vésicule contient déjà une quantité raisonnable de molécules de neurotransmetteurs. Il s’avère que les pompes à protons sont responsables de plus de 40 % de l’ensemble de l’énergie absorbée par la synapse lorsque le cerveau est inactif. « Nous avons donc découvert ce qui est en quelque sorte une inefficacité (…) La fuite est faible, mais si vous additionnez des milliers de milliards de fuites, cela finit par représenter une dépense assez importante, même sans aucune activité électrique », a déclaré le professeur Ryan.

Les scientifiques espèrent que cette découverte contribuera à faire progresser notre compréhension du fonctionnement de notre cerveau. Ils espèrent également qu’elle pourra aider à mettre au point des traitements efficaces contre certaines maladies, notamment la maladie de Parkinson.