La dopamine, un messager chimique dans le cerveau, est surtout connue pour son rôle dans la façon dont nous ressentons le plaisir et la récompense. Cependant, de nouvelles recherches de la Fondation Champalimaud (CF) attirent l’attention sur l’implication cruciale de la dopamine dans le mouvement, avec des implications pour notre compréhension et notre traitement des symptômes de la maladie de Parkinson (MP).
Imaginez l’acte de marcher. C’est quelque chose que la plupart des personnes valides font sans hésiter. Pourtant, il s’agit en réalité d’un processus complexe impliquant divers systèmes neurologiques et physiologiques. La MP est une maladie dans laquelle le cerveau perd lentement des cellules spécifiques, appelées neurones dopaminergiques, ce qui entraîne une réduction de la force et de la vitesse des mouvements. Cependant, un autre aspect important entre en jeu : la durée des actions. Une personne atteinte de MP peut non seulement se déplacer plus lentement, mais aussi faire moins de pas dans une séquence de marche ou un combat avant de s’arrêter. Cette étude montre que les signaux dopaminergiques affectent directement la durée des séquences de mouvement, nous rapprochant ainsi de la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques pour améliorer la fonction motrice dans la MP.
La dopamine est étroitement associée à la récompense et au plaisir et est souvent appelée le neurotransmetteur du « bien-être ». Mais pour les personnes atteintes d’un déficit en dopamine et atteintes de MP, ce sont généralement les troubles du mouvement qui ont le plus d’impact sur leur qualité de vie. Un aspect qui nous a toujours intéressé est le concept de latéralisation. Dans la MP, les symptômes se manifestent de manière asymétrique, commençant souvent d’un côté du corps avant l’autre. Avec cette étude, nous voulions explorer la théorie selon laquelle les cellules dopaminergiques font plus que simplement nous motiver à bouger, elles améliorent spécifiquement les mouvements du côté opposé de notre corps ».
Marcelo Mendonça, premier auteur de l’étude
Faire la lumière sur le cerveau
Pour cela, les chercheurs ont développé une nouvelle tâche comportementale, qui obligeait des souris en mouvement libre à utiliser une patte à la fois pour appuyer sur un levier afin d’obtenir une récompense (une goutte d’eau sucrée). Pour comprendre ce qui se passait dans le cerveau au cours de cette tâche, les chercheurs ont utilisé l’imagerie à un photon, un peu comme si on donnait aux souris un minuscule microscope portable. Ce microscope visait la Substantia nigra pars compacta (SNc), une région riche en dopamine située au plus profond du cerveau et qui est considérablement touchée par la maladie de Parkinson, permettant aux scientifiques de voir l’activité des cellules cérébrales en temps réel.
Ils ont génétiquement modifié ces souris pour que leurs neurones dopaminergiques s’allument lorsqu’ils sont actifs, en utilisant une protéine spéciale qui brille au microscope. Cela signifiait que chaque fois qu’une souris était sur le point de bouger sa patte ou réussissait à obtenir une récompense, les scientifiques pouvaient voir quels neurones s’allumaient et étaient excités par l’action ou la récompense.
En observant ces neurones brillants, les découvertes étaient littéralement éclairantes. « Il y avait deux types de neurones dopaminergiques mélangés dans la même zone du cerveau », note Mendonça. « Certains neurones sont devenus actifs lorsque la souris était sur le point de bouger, tandis que d’autres se sont allumés lorsque la souris a reçu sa récompense. Mais ce qui a vraiment retenu notre attention, c’est la façon dont ces neurones réagissaient en fonction de la patte utilisée par la souris ».
Comment la dopamine choisit son camp
L’équipe a remarqué que les neurones excités par le mouvement s’éclairaient davantage lorsque la souris utilisait la patte opposée au côté du cerveau observé. Par exemple, si l’on regardait le côté droit du cerveau, les neurones étaient plus actifs lorsque la souris utilisait sa patte gauche, et vice versa. En creusant plus profondément, les scientifiques ont découvert que l’activité de ces neurones liés au mouvement signalait non seulement le début d’un mouvement, mais semblait également coder, ou représenter, la durée des séquences de mouvement (le nombre de pressions sur le levier).
Mendonça précise : « Plus la souris était sur le point d’appuyer sur le levier avec la patte opposée au côté du cerveau que nous observions, plus les neurones devenaient actifs. Par exemple, les neurones du côté droit du cerveau devenaient plus excités lorsque la souris utilisait son patte gauche pour appuyer plus souvent sur le levier. Mais lorsque la souris appuyait davantage sur le levier avec sa patte droite, ces neurones ne montraient pas la même augmentation d’excitation. En d’autres termes, ces neurones ne se soucient pas seulement de savoir si la souris bouge, mais aussi sur la façon dont ils bougent et de quel côté du corps ».
Pour étudier comment la perte de dopamine affecte le mouvement, les chercheurs ont utilisé une neurotoxine pour réduire sélectivement les cellules productrices de dopamine d’un côté du cerveau d’une souris. Cette méthode imite des conditions comme la MP, où les niveaux de dopamine chutent et où les mouvements deviennent difficiles. En faisant cela, ils ont pu voir à quel point moins de dopamine modifie la façon dont les souris appuient sur un levier avec l’une ou l’autre patte. Ils ont découvert que la réduction de la dopamine d’un côté entraînait moins de pressions sur le levier avec la patte du côté opposé, tandis que la patte du même côté restait inchangée. Cela a fourni une preuve supplémentaire de l’influence spécifique de la dopamine sur le mouvement.
Implications et orientations futures
Rui Costa, l’auteur principal de l’étude, reprend l’histoire : « Nos résultats suggèrent que les neurones dopaminergiques liés au mouvement font plus que simplement fournir une motivation générale à bouger – ils peuvent moduler la longueur d’une séquence de mouvements dans un membre controlatéral, par exemple. En revanche, l’activité des neurones dopaminergiques liés à la récompense est plus universelle et ne favorise pas un côté par rapport à l’autre. Cela révèle un rôle plus complexe des neurones dopaminergiques dans le mouvement qu’on ne le pensait auparavant ».
Costa réfléchit : « Les différents symptômes observés chez les patients parkinsoniens pourraient être peut-être liés aux neurones dopaminergiques perdus ; par exemple, ceux plus liés au mouvement ou à la récompense. Cela pourrait potentiellement améliorer les stratégies de gestion de la maladie qui sont plus adaptées au patient. type de neurones dopaminergiques qui sont perdus, surtout maintenant que nous savons qu’il existe différents types de neurones dopaminergiques génétiquement définis dans le cerveau ».
