La peur et la dépendance exercent une influence considérable au sein de la société. Leur gestion est souvent difficile, car elles sont pilotées par des circuits neuronaux complexes dans notre cerveau. Comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents est crucial pour intervenir en cas de dysfonctionnement de ces processus. Mise au point par des scientifiques de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), la nouvelle technique « Flash and Freeze-fracture » offre un aperçu unique de la région cérébrale concernée. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue PNAS.
En cherchant de la nourriture, un oiseau rencontre un renard. Il s’enfuit juste à temps, mais la vue et le bruit du prédateur persistent. L’expérience négative formera un souvenir dans son cerveau et sera désormais associée à la peur et au stress. Chaque fois qu’il rencontre à nouveau un renard, le souvenir de la peur est ravivé. L’attention de l’oiseau augmente, sa fréquence cardiaque augmente et il modifie son comportement pour réduire le risque de prédation. Une telle mémoire est médiée par une région cérébrale spécifique appelée habenula médiale, l’un des épicentres du traitement émotionnel.
Peter Koppensteiner, avec Pradeep Bhandari, Cihan Önal et d’autres membres du groupe de recherche de Ryuichi Shigemoto à l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), ont étudié cette partie particulière du cerveau pour comprendre comment ses neurones (cellules nerveuses) communiquent entre eux. Publiés dans la revue PNAS, les résultats donnent un regard sans précédent sur ce sujet, en utilisant une nouvelle technique de visualisation appelée « Flash and Freeze-fracture ».
Des cellules cérébrales contre-intuitives
Les cellules nerveuses de l’habenula médiale présentent un comportement inhabituel, contredisant la compréhension générale de la façon dont les neurones se transmettent des signaux. « En général, la communication entre les neurones est interrompue dès qu’une molécule spécifique à la surface des cellules, connue sous le nom de récepteur ‘GABAB’, est activée », explique Peter Koppensteiner, ancien postdoctorant dans le groupe Shigemoto et maintenant chercheur. scientifique dans l’une des unités de services scientifiques (SSU) de l’ISTA. Dans les neurones de l’habenula médiale, c’est exactement le contraire qui se produit. « Avec l’activation du GABAB, la communication est élevée, au point qu’elle présente la plus forte facilitation synaptique dans tout le cerveau », poursuit-il. Le mécanisme sous-jacent était cependant encore inconnu.
Nouvelle méthode pour découvrir l’intérieur des neurones
Poussés par la curiosité, les scientifiques de l’ISTA se sont lancés dans un voyage pour décrypter ce phénomène. L’objectif était d’examiner minutieusement les neurones médiaux de l’habenula chez la souris après leur activation par un flash lumineux.
C’est une tâche très difficile. Les processus à l’intérieur des neurones se produisent en quelques millisecondes, et les méthodes classiques de microscope électronique n’ont pas la résolution temporelle nécessaire pour les capturer. »
Ryuichi Shigemoto
Une méthode formulée au cours de la dernière décennie, largement influencée par le groupe de recherche de Peter Jonas à l’ISTA, appelée « Flash and Freeze », s’est avérée être un excellent point de départ. C’est un outil puissant, où les neurones sont gelés après avoir été stimulés par la lumière, pour analyser la structure des neurones. Les scientifiques l’ont maintenant élevé au niveau supérieur. Leur nouvelle technique « Flash and Freeze-fracture » introduit la possibilité de représenter également des protéines et des molécules. Cette avancée permet aux chercheurs de suivre leurs trajectoires, c’est-à-dire où vont les protéines après l’activation neuronale, et de révéler pourquoi elles occupent des positions distinctes.
Ce dernier revêt une importance particulière. « La communication au niveau des synapses varie en fonction de la localisation de protéines spécifiques. Notre nouvelle méthode révèle que des changements rapides de position de certaines protéines renforcent les synapses », explique Koppensteiner. Deux protéines aux fonctions jusqu’alors inconnues en particulier, SPO et CAPS2, se localisent près de la synapse, où CAPS2 ancre les vésicules (de minuscules bulles transportant des neurotransmetteurs) dans cette région. Un événement crucial qui permet une forte libération de leurs signaux messagers vers la cellule nerveuse suivante, facilitant ainsi la communication entre les cellules nerveuses.
Comprendre ces détails pourrait potentiellement ouvrir de nouvelles portes pour renforcer activement les synapses dans les maladies neurodégénératives, où elles ne fonctionnent plus correctement.
Shigemoto ajoute : « Je suis plus qu’enthousiasmé par cette publication remarquable qui élucide le mécanisme de ce phénomène particulier dans le cerveau. »
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