Les chercheurs de la Washington University School of Medicine de Saint-Louis ont renversé un dogme vieux de plusieurs décennies sur la façon dont les liens entre les cellules cérébrales sont réarrangés lors des états d'une vigilance ou d'une attention accrue. L'équipe a constaté qu'un produit chimique cérébral associé à la vigilance, à l'attention et à l'apprentissage modifie la connectivité du cerveau et ne fonctionne pas en agissant directement sur les neurones, les cellules connues pour leur transmission rapide d'informations, mais à travers le travail des astrocytes, un autre type de cellule cérébrale à action plus lente qui est souvent négligé dans le domaine des neurosciences.
The Discovery, publié dans Science Le 15 mai, change fondamentalement la compréhension actuelle des déterminants de la communication et de l'activité du réseau cérébral. Il nécessite également une plus grande concentration sur les astrocytes en tant que cibles thérapeutiques dans le traitement de l'attention, de la mémoire et des troubles émotionnels.
Les manuels nous disent que les neuromodulateurs comme les neurones à to-ouvrages de noradéphrine directement – en fait, les manuels nous disent que tout dans le cerveau est une question de neurones. Il semble que beaucoup de câblage et d'activité du cerveau soient probablement orchestrés par des astrocytes, sur des échelles de temps plus lents. C'est le type de découverte qui remodèle profondément notre compréhension du fonctionnement du cerveau. »
Thomas Papouin, PhD, professeur adjoint de neurosciences à Washu Medicine et auteur principal de l'étude
De la giroflée du cerveau à la scène centrale
Pour que le cerveau se consacre à des tâches qui nécessitent une attention ou pour répondre à des stimuli inattendus comme une alarme incendie, il doit être capable de se recâbler en changeant comment les cellules cérébrales communiquent. Ce processus est motivé par la libération de produits chimiques appelés neuromodulateurs, y compris la noradrénaline, dans le cerveau. La façon dont ces neuromodulateurs réorganise la communication dans le cerveau est mal compris. L'hypothèse depuis 80 ans a été que les produits chimiques des neuromodulatrices agissent sur les neurones.
Pendant ce temps, il a été démontré pendant au moins 30 ans que les astrocytes contactent et interagissent avec les synapses, qui sont les structures spécialisées où les neurones communiquent entre eux. Les chercheurs soupçonnent longtemps que les astrocytes avaient le potentiel de réorganiser la communication entre les neurones et, par conséquent, le flux d'informations dans le cerveau.
En raison de leur forme très fine et tentaculaire, ces cellules sont idéalement positionnées pour surveiller et détecter les neuromodulateurs comme la noradrénaline. « Nous voulions tester l'idée que peut-être la neuromodulation des synapses par la norépinéphrine est une entreprise d'astrocytes », a déclaré Papouin.
Pour ce faire, la papouine et son équipe ont stimulé la sécrétion de noradrénaline à partir de cellules cérébrales de souris ou de tranches de cerveau de souris exposées à la noradrénaline et ont constaté que la noradrénaline affaiblit les connexions entre les neurones, comme on l'appelle depuis des décennies. Cependant, les chercheurs ont constaté que la noradrénaline a également déclenché l'activité parmi les astrocytes environnants. Une fois déclenchés par la norépinéphrine, les astrocytes ont produit un deuxième produit chimique qu'ils ont libéré sur les synapses, ce qui a provoqué l'amortissement de l'activité de synapse. Même lorsque la capacité des neurones à détecter directement la noradrénaline a été éliminée, la noradrénaline était toujours en mesure de réorganiser les connexions neuronales. Lorsque la capacité des astrocytes à détecter ou à répondre à la noradrénaline a été prise hors ligne, en revanche, la norépinéphrine n'a pas été en mesure de réorganiser la connectivité neuronale.
Leurs résultats indiquent que les neuromodulateurs tels que la norépinéphrine réorganisent les connexions neuronales dans le cerveau en signalant les astrocytes plutôt que directement sur les neurones.
Les résultats suggèrent également que le ciblage des astrocytes pourrait être un moyen efficace de remodeler l'activité cérébrale pour potentiellement traiter les troubles cérébraux. L'équipe de Papouin a commencé à examiner les médicaments existants qui seraient sur les neurones, pour voir s'ils exigent que les astrocytes soient efficaces. Si c'est le cas, peut-être que les astrocytes pourraient être ciblés directement à des fins thérapeutiques.
« Il y a tellement de médicaments qui interfèrent avec la signalisation de la norépinéphrine dans le cerveau, en particulier dans le traitement du TDAH ou de la dépression. Je me demande combien d'entre eux ont besoin d'astrocytes pour modifier l'activité cérébrale », a déclaré Papouin.
