Des scientifiques de l'Université de Montréal et de son Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM) affilié ont découvert les rôles uniques d'un complexe protéique dans l'organisation structurelle et la fonction de la connectivité des cellules cérébrales, ainsi que dans des comportements cognitifs spécifiques.
Les travaux d'une équipe dirigée par Hideto Takahashi, directeur de l'unité de recherche sur le développement et la plasticité des synapses à l'IRCM, en collaboration avec l'équipe de Steven Connor de l'Université York et celle de Masanori Tachikawa de l'Université Tokushima au Japon, sont publiés dans Le journal EMBO.
Bien que les défauts d’organisation des synapses soient liés à de nombreuses pathologies neuropsychiatriques, les mécanismes responsables de cette organisation sont mal compris. Les résultats de la nouvelle étude pourraient fournir des informations thérapeutiques précieuses, estiment les chercheurs.
Deux objectifs sont importants à garder à l’esprit dans cette recherche, a déclaré Takahashi, professeur agrégé de recherche en médecine en biologie moléculaire et en neurosciences à l’UdeM.
La première consiste à découvrir de nouveaux mécanismes moléculaires pour la communication entre les cellules cérébrales. L’autre consiste à développer un nouveau modèle animal unique de troubles anxieux présentant des comportements de type trouble panique et agoraphobie, ce qui nous aide à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. »
Hideto Takahashi, directeur de l'unité de recherche sur le développement et la plasticité des synapses à l'IRCM
Comprendre les mécanismes
Les maladies mentales, comme les troubles anxieux, l'autisme et la schizophrénie, comptent parmi les principaux troubles de santé au Canada et dans le monde. Malgré leur prévalence, le développement de médicaments et le traitement de bon nombre de ces maladies se sont révélés très difficiles, en raison de la complexité du cerveau. Les scientifiques se sont donc efforcés de comprendre les mécanismes sous-jacents qui conduisent aux troubles cognitifs afin de faire progresser les stratégies thérapeutiques.
Les jonctions entre deux cellules cérébrales (neurones) sont appelées synapses et sont essentielles à la transmission des signaux neuronaux et aux fonctions cérébrales. Les défauts des synapses excitatrices, qui activent la transmission du signal vers les neurones cibles, et ceux des molécules synaptiques prédisposent à de nombreuses maladies mentales.
L'équipe de Takahashi a précédemment découvert un nouveau complexe protéique au sein de la jonction synaptique, appelé TrkC-PTPσ, que l'on trouve uniquement dans les synapses excitatrices. Les gènes codant pour TrkC (NTRK3) et PTPσ (PTPRS) sont associés respectivement aux troubles anxieux et à l'autisme. Cependant, les mécanismes par lesquels ce complexe régule le développement des synapses et contribue aux fonctions cognitives sont inconnus.
Les travaux réalisés dans la nouvelle étude du premier auteur Husam Khaled, doctorant dans le laboratoire de Takahashi, ont montré que le complexe TrkC-PTPσ régule la maturation structurelle et fonctionnelle des synapses excitatrices en régulant la phosphorylation, une modification biochimique des protéines, de nombreuses synapses synaptiques. protéines, tandis que la perturbation de ce complexe provoque des défauts de comportement spécifiques chez la souris.
Éléments constitutifs du cerveau
Les neurones sont les éléments constitutifs du cerveau et du système nerveux qui sont responsables de l’envoi et de la réception des signaux qui contrôlent les fonctions cérébrales et corporelles. Les neurones voisins communiquent via des synapses, qui agissent comme des ponts permettant le passage des signaux entre eux.
Ce processus est essentiel au bon fonctionnement du cerveau tel que l’apprentissage, la mémoire et la cognition. Des défauts dans les synapses ou dans leurs composants peuvent perturber la communication entre les neurones et entraîner divers troubles cérébraux.
En générant des souris présentant des mutations génétiques spécifiques qui perturbent le complexe TrkC-PTPσ, l'équipe de Takahashi a découvert les fonctions uniques de ce complexe. Ils ont démontré que ce complexe régule la phosphorylation de nombreuses protéines impliquées dans la structure et l’organisation des synapses.
L'imagerie à haute résolution du cerveau des souris mutantes a révélé une organisation anormale des synapses, et une étude plus approfondie de leurs propriétés de signalisation a montré une augmentation des synapses inactives présentant des défauts dans la transmission du signal. En observant le comportement des souris mutantes, les scientifiques ont constaté qu'elles présentaient des niveaux élevés d'anxiété, notamment un évitement accru dans des conditions inconnues et des comportements sociaux altérés.
À propos de cette étude
« Le complexe TrkC-PTPσ régit la maturation synapse et l'évitement anxiogène via la phosphorylation des protéines synaptiques », par Hideto Takahashi et al., a été publié le 27 septembre 2024 dans le journal EMBO (European Molecular Biology Organisation). Le financement a été fourni par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, les subventions des Instituts de recherche en santé du Canada, les chercheurs universitaires du Fonds de la recherche du Québec (FRQS) et les National Institutes of Health des États-Unis. Husam Khaled a été récipiendaire d'une bourse de doctorat du FRQS et de la bourse de doctorat Emmanuel-Triassi de l'IRCM pour cette étude.
