Substance blanche du cerveau : son rôle et ce que révèlent les anomalies

Un compte rendu d’IRM mentionne des hypersignaux de la substance blanche (parfois leucopathie ou leucoaraïose), et l’inquiétude s’installe aussitôt. Ces anomalies sont pourtant parmi les observations les plus courantes en imagerie cérébrale après un certain âge, et leur signification dépend entièrement du contexte clinique. Comprendre ce qu’est la substance blanche, à quoi elle sert et ce que ces images traduisent permet d’aborder la consultation avec les bonnes questions plutôt qu’avec une angoisse diffuse. Nous vous proposons de faire le point, sans dramatiser ni minimiser.

Ce qu’est la substance blanche et à quoi elle sert

Son rôle se comprend bien par opposition à celui de la substance grise.

Un réseau de connexions

La substance grise, principalement située en surface dans le cortex, regroupe les corps cellulaires des neurones et traite l’information. La substance blanche, située plus en profondeur, est constituée de leurs prolongements, les axones, regroupés en faisceaux. Elle transporte l’information d’une région à l’autre. Si l’on compare le cerveau à une ville, la substance grise serait l’ensemble des bâtiments où le travail s’effectue, et la substance blanche le réseau routier qui les relie.

Sa couleur claire, qui lui donne son nom, vient de la myéline, une gaine riche en lipides qui entoure les axones. Cette gaine est produite dans le cerveau par des cellules spécialisées, les oligodendrocytes.

Le rôle de la myéline dans la vitesse

La myéline n’est pas continue : elle est interrompue à intervalles réguliers par des zones découvertes appelées nœuds de Ranvier. L’influx nerveux « saute » d’un nœud au suivant, ce qui accélère considérablement la transmission. C’est ce mécanisme, appelé conduction saltatoire, qui permet à des régions éloignées de travailler ensemble en quelques millisecondes.

Quand la myéline s’abîme, le signal ralentit ou se disperse. Ce n’est pas l’information qui disparaît, c’est sa transmission qui devient moins efficace, ce qui explique la nature particulière des symptômes qui en découlent. Nous replaçons cette organisation dans son ensemble dans notre article sur les zones du cerveau et leurs fonctions.

Les cellules gliales qui entretiennent ce réseau

Les axones ne sont pas seuls. La substance blanche contient aussi des cellules gliales, longtemps tenues pour un simple tissu de soutien et dont on sait aujourd’hui qu’elles participent activement au fonctionnement du cerveau. On distingue d’un côté les cellules macrogliales, qui regroupent notamment les oligodendrocytes et les astrocytes, de l’autre les cellules microgliales, d’origine différente, chargées de la défense immunitaire du tissu cérébral. Les oligodendrocytes fabriquent et entretiennent la myéline, chacun pouvant en fournir à plusieurs dizaines de segments d’axones. Leur rôle dans la maladie d’Alzheimer fait l’objet de travaux soutenus par la Fondation, comme ce projet sur le rôle des cellules oligodendrogliales.

Les astrocytes, eux, ne se présentent pas de la même façon selon la région observée. Ceux de la substance blanche sont dits fibreux : leurs prolongements sont longs, fins et peu ramifiés, et ils s’organisent le long des faisceaux d’axones, au contact des nœuds de Ranvier et des vaisseaux. Ceux de la substance grise sont dits protoplasmiques, avec des prolongements courts et très ramifiés qui enveloppent les synapses. Cette différence de forme traduit une différence de mission : accompagner la transmission le long des fibres d’un côté, encadrer les connexions entre neurones de l’autre. Dans les deux cas, les astrocytes régulent l’environnement chimique des neurones, participent à leur approvisionnement en énergie et contribuent à l’étanchéité de la barrière hémato-encéphalique.

Les conséquences d’une altération

Les atteintes de la substance blanche produisent un tableau différent de celui des atteintes corticales.

Le ralentissement, signe le plus caractéristique

La manifestation la plus typique est une baisse de la vitesse de traitement. La personne trouve ses réponses, mais plus lentement. Suivre une conversation animée, gérer plusieurs tâches à la fois ou réagir rapidement demande un effort inhabituel. Les capacités sont préservées, c’est leur mise en œuvre qui devient laborieuse ou la récupération d’informations précédemment mémorisées, ce qui distingue ce tableau d’une atteinte du stockage en mémoire épisodique où l’information n’est pas enregistrée du tout.

Les troubles de la marche et de l’équilibre

Les faisceaux qui relient le cortex moteur à la moelle épinière appartiennent également à cette substance blanche. Leur altération peut se traduire par une marche plus hésitante, à petits pas, et par une instabilité qui augmente le risque de chute. Ce symptôme est important à repérer, car les chutes ont des conséquences lourdes chez les personnes âgées. Nous y consacrons un article sur les chutes chez les malades d’Alzheimer.

D’autres manifestations peuvent s’y associer, notamment des troubles de l’attention, une apathie, une labilité de l’humeur ou des troubles urinaires. L’ensemble forme un tableau que les médecins savent reconnaître et rattacher à une atteinte des petits vaisseaux.

Le lien avec la maladie d’Alzheimer

Les lésions de la substance blanche sont de nature hétérogène, mais le plus souvent d’origine microvasculaire, liées à une souffrance des petits vaisseaux cérébraux qui entrainent une moins bonne vascularisation de la substance blanche. Elles ne sont pas spécifiques à la maladie d’Alzheimer, mais elles s’y associent fréquemment chez les personnes âgées. On parle alors de forme mixte, où des lésions vasculaires coexistent avec les dépôts protéiques mal conformés et toxiques caractéristiques de la maladie. Cette association peut accélérer le déclin, ce qui explique pourquoi le contrôle des facteurs vasculaires reste essentiel même après un diagnostic. Nous détaillons ces distinctions dans notre page sur les maladies apparentées.

Mieux comprendre ces atteintes, un enjeu de recherche

La contribution des lésions vasculaires au déclin cognitif fait l’objet de travaux actifs. La Fondation Recherche Alzheimer est exclusivement dédiée au financement de la recherche scientifique ainsi qu’à l’information du public, avec 30 millions d’euros engagés depuis 2004.

Les hypersignaux à l’IRM : comment les interpréter

C’est le point qui inquiète le plus, et celui qui demande le plus de nuance.

Des images fréquentes, pas toujours pathologiques

Sur certaines séquences d’IRM, les zones où la substance blanche a perdu de sa densité apparaissent plus claires : ce sont les hypersignaux de la substance blanche, parfois appelés par les radiologues leucopathie ou leucoaraïose. Leur fréquence augmente nettement avec l’âge, au point qu’en trouver quelques-uns chez une personne âgée est banal, voire presque systématique.

Ce qui compte, ce n’est pas leur simple présence mais leur étendue, leur localisation, leur évolution dans le temps et surtout leur concordance avec des symptômes. Des radiologues utilisent des échelles pour en graduer l’importance (la plus utilisée est l’échelle de Fazekas). Un compte rendu mentionnant quelques hypersignaux chez une personne sans plainte n’a pas la même portée qu’une atteinte étendue chez une personne qui ralentit et chute.

Vasculaire ou inflammatoire

Plusieurs causes peuvent produire ces images, et leur distinction relève du médecin spécialiste, neurologue et radiologue par exemple. L’origine vasculaire, de loin la plus fréquente après 60 ans, est liée à l’atteinte des petits vaisseaux et favorisée principalement par l’hypertension, mais aussi par le diabète, le tabac et l’excès de cholestérol. L’origine inflammatoire, dont la sclérose en plaques est l’exemple le plus connu, touche plutôt des personnes jeunes et présente des caractéristiques différentes en imagerie, ainsi qu’un contexte clinique propre.

D’autres causes existent, notamment infectieuses, toxiques, métaboliques, génétiques ou en lien direct avec la neurodégénerescence. Nous ne détaillons pas ici les critères radiologiques de distinction, car ils demandent une lecture spécialisée et une mauvaise interprétation faite seul devant un compte rendu génère plus d’angoisse que d’information. La bonne démarche consiste à demander au médecin prescripteur ce que ces images signifient dans votre situation précise.

Ce que la neuroinflammation ajoute au tableau

Quelle que soit l’agression initiale, le tissu réagit. Les cellules microgliales, sentinelles immunitaires du cerveau, changent de forme et d’activité, et les astrocytes deviennent réactifs. Cette réaction, appelée gliose, est d’abord utile, puisqu’elle élimine les débris de myéline et limite l’extension des dégâts. Lorsqu’elle se prolonge, elle peut devenir délétère : des travaux ont montré que des cellules microgliales durablement activées peuvent induire chez les astrocytes un profil qui cesse de soutenir les neurones et devient toxique pour eux. Les spécialistes soulignent toutefois qu’il n’existe pas deux états tranchés, bénéfique ou nuisible, mais un ensemble de réponses dont l’effet dépend du contexte et de la durée.

C’est en partie ce que l’imagerie donne à voir. Un hypersignal ne montre pas l’inflammation elle-même : il traduit une modification locale de la teneur en eau du tissu, dont l’examen au microscope révèle qu’elle associe habituellement une perte de myéline, une raréfaction des axones et cette gliose astrocytaire et microgliale. L’inflammation proprement dite se mesure en recherche par d’autres approches, notamment l’imagerie TEP avec des traceurs qui se fixent sur la microglie activée. La Fondation soutient plusieurs travaux sur ce terrain, qu’il s’agisse du rôle de la microglie ou des processus inflammatoires à l’œuvre dans la maladie.

Les techniques d’exploration

L’IRM conventionnelle visualise les lésions constituées. L’IRM de diffusion, en analysant le déplacement des molécules d’eau le long des fibres, permet d’évaluer plus finement l’intégrité des faisceaux et de les reconstituer en images, une technique appelée tractographie. Ces approches sont très utilisées en recherche et commencent à trouver leur place en clinique. Le scanner cérébral est moins précis, mais permet de voir les grandes lésions de la substance blanche, sous la forme d’hypodensités (zones plus foncées). D’autres équipements, comme le TEP-IRM, combinent informations structurelles et métaboliques, comme nous le présentons dans notre article sur le TEP-IRM dédié aux maladies neurodégénératives.

Ce que l’on peut faire pour préserver ce réseau

C’est la partie encourageante, car la substance blanche est particulièrement sensible aux facteurs sur lesquels vous pouvez agir, à tout âge de la vie ! Les lésions déjà constituées ne disparaissent généralement pas, mais leur progression peut être ralentie, et c’est un objectif réaliste. Le levier principal est le contrôle des facteurs vasculaires : faire suivre régulièrement sa tension artérielle, équilibrer un diabète, traiter une hypercholestérolémie. L’hypertension, en particulier à partir de la quarantaine, est le facteur le mieux établi, et son traitement est l’une des interventions les plus efficaces dont nous disposions. S’y ajoutent l’activité physique régulière, le maintien des liens sociaux, la stimulation intellectuelle, la limitation voire la suppression du tabac et de l’alcool, et une alimentation saine et équilibrée de type méditerranéenne, dont nous parlons dans notre article sur le régime MIND. Du côté de la recherche, la remyélinisation, c’est-à-dire la capacité à reconstituer les gaines abîmées en stimulant les oligodendrocytes, constitue une piste explorée, encore au stade des travaux et non des traitements disponibles. Retenez l’essentiel : la substance blanche est le réseau qui relie les régions du cerveau, son altération se traduit surtout par un ralentissement et des troubles de l’équilibre, et les hypersignaux visibles à l’IRM sont fréquents avec l’âge et doivent toujours être interprétés par un médecin au regard de votre situation.

Protéger les connexions, financer la recherche

La Fondation Recherche Alzheimer finance des projets d’excellence, notamment en recherche clinique, sélectionnés par un comité scientifique européen indépendant, autour du diagnostic précoce, des biomarqueurs et des nouvelles voies thérapeutiques. Reconnue d’utilité publique et labellisée IDEAS. Un don de 60 euros finance 60 minutes de recherche, avec 66 % de réduction d’impôt sur le revenu, ou 75 % au titre de l’IFI.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que la substance blanche du cerveau ?

C’est l’ensemble des fibres qui relient les régions du cerveau entre elles. Elle est constituée des axones des neurones, entourés d’une gaine de myéline qui lui donne sa couleur claire.

Contrairement à la substance grise, qui traite l’information, elle assure sa transmission rapide d’une région à l’autre.

À quoi sert la myéline ?

Elle isole les axones et accélère considérablement la transmission du signal nerveux, qui saute d’un nœud de Ranvier au suivant au lieu de parcourir toute la fibre.

Quand elle s’abîme, le signal ralentit ou se disperse, ce qui explique le ralentissement caractéristique des atteintes de la substance blanche.

Que signifient des hypersignaux à l’IRM ?

Ce sont des zones où la substance blanche a perdu de sa densité, qui apparaissent plus claires sur certaines séquences. Leur fréquence augmente avec l’âge et leur simple présence n’est pas synonyme de maladie.

Ce qui compte est leur étendue, leur localisation, leur évolution et leur concordance avec des symptômes. Seul le médecin prescripteur peut les interpréter dans votre situation.

Quels symptômes peuvent apparaître ?

Le plus caractéristique est un ralentissement de la vitesse de traitement, avec des difficultés à suivre une conversation rapide ou à gérer plusieurs tâches. Des troubles de la marche et de l’équilibre sont également fréquents.

Peuvent s’y associer des troubles de l’attention, une apathie, des variations de l’humeur ou des troubles urinaires. Beaucoup de personnes présentant des hypersignaux n’ont toutefois aucun symptôme.

Quelles sont les causes de ces lésions ?

La cause la plus fréquente après 60 ans est vasculaire, liée à une atteinte des petits vaisseaux, favorisée par l’hypertension et les autres facteurs de risque cardiovasculaires.

D’autres origines existent, notamment inflammatoires comme la sclérose en plaques, qui concerne plutôt des personnes jeunes, mais aussi infectieuses, toxiques, métaboliques ou génétiques.

Peut-on éviter l’aggravation des lésions ?

Les lésions constituées ne disparaissent généralement pas, mais leur progression peut être ralentie. Le levier principal, quand leur origine est vasculaire, est le contrôle des facteurs vasculaires, en particulier la tension artérielle à tous les âges de la vie.

S’y ajoutent l’activité physique régulière, le maintien des liens sociaux, la stimulation intellectuelle, la correction d’une perte auditive, la limitation voire la suppression du tabac et de l’alcool, et une alimentation saine et équilibrée de type méditerranéenne.

De quelles cellules la substance blanche est-elle faite ?

Outre les axones des neurones, elle contient des cellules gliales. Les cellules macrogliales regroupent les oligodendrocytes, qui fabriquent la myéline, et les astrocytes.

S’y ajoutent les cellules microgliales, chargées de la défense immunitaire du tissu cérébral. Leur activation prolongée participe à la neuroinflammation observée au sein des lésions.