Chez les animaux atteints de structures sociales, la volonté de reproduction est un processus complexe; régie par le cerveau, elle est influencée par les deux signaux internes tels que les hormones et les facteurs externes tels que les interactions avec les partenaires potentiels.
Un domaine connu depuis longtemps pour jouer un rôle critique est le cortex préfrontal (PFC). Situé juste derrière le front, ce nœud régit divers aspects du comportement social. Dans un article récent dans Cellule, Les chercheurs du Laboratoire de biologie moléculaire de l'Université de Rockefeller, dirigée par Nathaniel Heintz, ont déterminé comment une sous-région du PFC influence la campagne de reproduction chez la souris: par un circuit cortical amorcé hormonalement qui contrôle comment et quand les souris féminines cherchent à accoupler avec des mâles. Le circuit, qui se connecte à plusieurs couches du cerveau, est stimulé à la fois par l'ocytocine et les hormones ovariennes de « l'hormone d'amour ».
Le circuit intègre des états hormonaux à la reconnaissance des partenaires potentiels pour orchestrer les comportements cognitifs complexes. «
Ines Ibañez-Tallon, professeur agrégé de recherche en laboratoire et co-auteur de l'étude
Curieusement, les souris masculines ont également ce circuit, mais son activation a l'effet inverse: ils s'intéressent moins à l'accouplement.
« Ce circuit partagé est sculpté de manière flexible à la fois par l'état hormonal et le sexe biologique pour produire des modèles de comportement social spécifiques au sexe », a déclaré le co-auteur principal Kun Li, un ancien doctorat. Étudiant en laboratoire et maintenant professeur agrégé à la School of Life Sciences de l'Université Tsinghua. « Cela pourrait expliquer pourquoi la motivation sexuelle et l'intérêt social fluctuent à travers les états reproductifs et diffèrent entre les sexes. »
Dimorphisme sexuel dans le cerveau
Le papier s'appuie sur les résultats antérieurs du laboratoire. En 2014, les chercheurs ont découvert un nouveau type de cellule cérébrale dans le cortex préfrontal médial (MPFC) qu'ils ont surnommé les neurones exprimant les récepteurs de l'ocytocine (oxtrines). L'ocytocine est une hormone liée au lien de toutes sortes-maternelles, familiales, romantiques, sociales. Chez la souris, l'équipe a constaté que le circuit cortical Oxtrins a favorisé la réceptivité à l'accouplement mais uniquement chez les femmes, et uniquement pendant l'oestrus, ou la période fertile.
Intrigué par l'idée qu'un type de cellule identique chez les souris mâles et femelles pourrait les affecter très différemment, les chercheurs, dirigés par Heintz et Ibañez-Tallon, ont mené des études supplémentaires qui documentaient davantage l'influence inégale de l'oxtrine. Dans une étude de 2016, ils ont constaté que l'activation des oxtrines réduit le comportement lié à l'anxiété chez les souris mâles mais pas chez les souris femelles. Bien que cela n'ait pas modifié les niveaux d'anxiété chez les souris femelles, cela a cependant fait montrer plus de préférence sociale pour les femelles pour les souris mâles.
Bien que les deux découvertes aient souligné un rôle essentiel pour le MPFC dans les comportements sociaux adaptatifs en fonction des états de reproduction, « la façon dont le MPFC détecte les états hormonaux internes et régule le contrôle flexible sur les résultats comportementaux sociaux est resté clair », dit Li.
Pour la présente étude, dont certaines ont été menées à l'Université Tsinghua, les chercheurs visaient à plonger dans ces détails.
Le circuit
Les recherches précédentes avaient localisé les neurones sensibles à l'ocytocine dans plusieurs couches du MPFC. Pour la présente étude, Li et ses collègues se sont installés sur la couche 5, qui envoie des informations à d'autres zones du cerveau. Ils ont identifié les neurones de cette couche qui exprimaient le Cacna1h Gene, qui produit des interrupteurs électriques de canaux calciques que les neurones utilisent pour communiquer. Ils ont ensuite tracé ses connexions dans la région de l'hypothalamus de l'hypothalamus, une partie ancienne et du sommeil antique (AHN) de l'hypothalamus, une partie ancienne, ainsi que des comportements sexuels.
Ils ont ensuite utilisé une variété de techniques avancées pour surveiller l'activité neuronale dans le cerveau de la souris femelle alors qu'ils passaient par un cycle complet des œstrus – l'équivalent d'un cycle menstruel humain et interagi avec des souris mâles. Les neurones CACNA1H + se sont révélés très sensibles aux hormones ovariennes, éclairant lorsque les souris étaient fertiles. Au cours de cette période, les souris femelles ont recherché davantage les souris mâles, les ont moins rejetées et ont montré une réceptivité sexuelle accrue.
Le tout ensemble, l'équipe a déterminé que les neurones CACNA1H + sont un sous-ensemble critique de neurones influencé hormonalement qui répondent aux invites de l'ocytocine via des oxtrines, recevant des indices sociaux, et l'AHN, qui lit les signaux internes, résultant en un comportement sociodosexuel.
Cependant, la manipulation des neurones a changé ce comportement de manière diamétralement opposée chez les souris. Quand Li a allumé le Cacna1h Les neurones chez les souris femelles pendant la période non fertile, les souris ont commencé à agir comme si elles étaient hormonalement préparées à s'accoupler. Et lorsqu'elle a inhibé les neurones pendant l'oestrus, les souris ont perdu tout intérêt.
L'inverse était vrai pour les souris mâles, dont l'activité cérébrale a également été surveillée. Le silence des neurones CACNA1H + chez les souris mâles a augmenté leur intérêt pour les souris femelles, et ils ont été plus rapides à essayer de s'accoupler avec eux. Et l'activation des neurones a supprimé les comportements sexuels masculins.
Le circuit semble également avoir une boucle de rétroaction. Autrement dit, non seulement l'activité neuronale CACNA1H + peut déclencher un comportement, mais le comportement peut activer les neurones eux-mêmes.
Chez les femelles œstrus, ces neurones ont été fortement activés par les signaux masculins et favorisé l'intérêt sociosexuel et la réceptivité sexuelle, tandis que chez les hommes, ces neurones n'ont pas répondu aux indices féminins, et les souris mâles ont montré un intérêt réduit.
« C'est fascinant », dit Ibañez-Tallon. « Même lorsque les circuits neuronaux, les populations neuronales et les composants moléculaires ne sont identiques que dans leurs niveaux d'expression – le système peut produire des résultats fonctionnels remarquablement distincts. »
Alors que cette étude s'est concentrée sur les hormones ovariennes, à l'avenir, ils examineront l'influence de la testostérone, qui a des liens bien établis avec la dépression, la schizophrénie, l'anxiété et d'autres troubles.
« Compte tenu des rôles fonctionnels étonnamment différents des neurones CACNA1H + chez les hommes, il est probable que la testostérone joue un rôle clé dans leur développement ou leur réactivité », explique Li. « Cette ligne de recherche pourrait fournir des informations précieuses sur la régulation et la vulnérabilité spécifiques au sexe des comportements sociaux et émotionnels. »
