Longtemps considérées comme la « colle du cerveau », les cellules en forme d’étoile appelées astrocytes ; membres d’une famille de cellules trouvées dans le système nerveux central appelée gliale qui aident à réguler le flux sanguin, l’activité synaptique, à maintenir les neurones en bonne santé et jouent un rôle important dans la respiration. Malgré cette appréciation croissante des astrocytes, beaucoup reste inconnu sur le rôle que jouent ces cellules pour aider les neurones et le cerveau à traiter l’information.
Nous pensons que les astrocytes peuvent ajouter une nouvelle dimension à notre compréhension de la façon dont les informations externes et internes sont fusionnées dans le cerveau. »
Nathan Smith, MS, PhD, professeur agrégé de neurosciences au Del Monte Institute for Neuroscience de l’Université de Rochester
Lui et d’autres auteurs du Centre de neuromédecine translationnelle de l’Université de Copenhague le soulignent dans un article d’opinion publié aujourd’hui dans Tendances en neurosciences. L’article explore comment les astrocytes peuvent jouer un rôle clé dans la capacité du cerveau à traiter simultanément les informations externes et internes. « Des recherches supplémentaires sur ces cellules sont nécessaires pour comprendre leur rôle dans le processus qui permet à une personne d’avoir une réponse comportementale appropriée et également la capacité de créer une mémoire pertinente pour guider son comportement futur. »
Informations de guidage dans le cerveau
La façon dont notre corps intègre les informations externes aux informations internes est essentielle à la survie. Lorsque quelque chose ne va pas dans ces processus, des symptômes comportementaux ou psychiatriques peuvent apparaître. Smith et ses co-auteurs mettent en évidence que les astrocytes peuvent jouer un rôle clé dans ce processus. Des recherches antérieures ont montré que les astrocytes détectent le moment où les neurones envoient un message et peuvent simultanément détecter les entrées sensorielles. Ces signaux externes peuvent provenir de divers sens tels que la vue ou l’odorat. Les astrocytes répondent à cet afflux d’informations en modifiant leur signalisation calcique Ca2+ dirigée vers les neurones, leur fournissant les informations les plus adaptées pour réagir aux stimuli. Les auteurs émettent l’hypothèse que cette signalisation Ca2+ astrocytaire pourrait être un facteur sous-jacent dans la façon dont les neurones communiquent et ce qui peut se produire lorsqu’un signal est perturbé. Mais on ignore encore beaucoup comment les astrocytes et les neuromodulateurs, les signaux envoyés entre les neurones, fonctionnent ensemble.
« Les astrocytes sont un type de cellule cérébrale souvent négligé dans les neurosciences systémiques », a déclaré Smith. « Nous pensons que la signalisation calcique astrocytaire dysfonctionnelle pourrait être un facteur sous-jacent dans les troubles caractérisés par un traitement sensoriel perturbé, comme la maladie d’Alzheimer et les troubles du spectre autistique. »
Construire sur le passé pour atteindre l’avenir
Smith a passé sa carrière à étudier les astrocytes. En tant qu’étudiant diplômé à l’Université de Rochester School of Medicine and Dentistry, Smith faisait partie de l’équipe qui a découvert un rôle élargi pour les astrocytes. En plus d’absorber l’excès de potassium, les astrocytes eux-mêmes pourraient faire chuter les niveaux de potassium autour du neurone, interrompant ainsi la signalisation neuronale. Cette recherche a montré, pour la première fois, que les astrocytes faisaient plus que s’occuper des neurones, ils pouvaient aussi influencer les actions des neurones.
« Je pense qu’une fois que nous aurons compris comment les astrocytes intègrent les informations externes de ces différents états internes, nous pourrons mieux comprendre certaines maladies neurologiques. Comprendre plus complètement leur rôle aidera à propulser la possibilité future de cibler les astrocytes dans les maladies neurologiques », a déclaré Smith.
La communication entre les neurones et les astrocytes est beaucoup plus compliquée qu’on ne le pensait. Les preuves suggèrent que les astrocytes peuvent détecter et réagir au changement – un processus important pour les changements de comportement et la formation de la mémoire. Les auteurs pensent qu’en découvrir davantage sur les astrocytes conduira à une meilleure compréhension de la fonction cognitive et conduira à des progrès dans le traitement et les soins.
Les co-auteurs supplémentaires incluent Rune Rasmussen, PhD, Antonis Asiminas, PhD, Eva Carlsen, PhD, et Celia Kjaerby, PhD, de l’Université de Copenhague. Cette recherche a été soutenue par les National Institutes of Health, la National Science Foundation, l’Union européenne dans le cadre de la bourse Marie Skłodowska-Curie, la bourse ONO Rising Star, la subvention expérimentale de la Fondation Lundbeck et la Fondation Novo Nordisk.