Des chercheurs de l'Université de Tulane, avec une équipe de collègues de huit autres universités, ont découvert un nouveau mécanisme de signalisation des cellules nerveuses qui pourrait transformer notre compréhension de la douleur et conduire à des traitements plus sûrs et plus efficaces.
L'étude, co-dirigée par Matthew Dalva, directeur du Tulane Brain Institute et professeur de biologie cellulaire et moléculaire à la School of Science and Engineering et Ted Price de l'Université du Texas à Dallas, révèle que les neurones peuvent libérer une enzyme à l'extérieur de la cellule qui active la signalisation de la douleur après une blessure. L'ouvrage, publié dans Scienceoffre de nouvelles perspectives sur la manière dont les cellules cérébrales renforcent leurs connexions au cours de l'apprentissage et de la mémoire.
« Cette découverte change notre compréhension fondamentale de la manière dont les neurones communiquent », a déclaré Dalva. « Nous avons découvert qu'une enzyme libérée par les neurones peut modifier les protéines situées à l'extérieur d'autres cellules pour activer la signalisation de la douleur – sans affecter les mouvements ou les sensations normales. »
Les chercheurs ont découvert que les cellules nerveuses communiquent à l’extérieur de la cellule avec l’enzyme kinase solitaire des vertébrés (VLK), qui peut modifier les protéines situées dans l’espace entre les neurones, affectant ainsi la manière dont ces cellules envoient des signaux.
C'est l'une des premières démonstrations que la phosphorylation peut contrôler la manière dont les cellules interagissent dans l'espace extracellulaire. Cela ouvre une toute nouvelle façon de penser sur la manière d’influencer le comportement cellulaire et potentiellement une manière plus simple de concevoir des médicaments qui agissent de l’extérieur plutôt que de devoir pénétrer dans la cellule. »
Matthew Dalva, directeur, Tulane Brain Institute
L'équipe a découvert que les neurones actifs libèrent du VLK, qui stimule ensuite la fonction d'un récepteur impliqué dans la douleur, l'apprentissage et la mémoire. Lorsque les scientifiques ont retiré la VLK des neurones sensibles à la douleur chez la souris, les animaux n'ont pas ressenti la douleur habituelle après la chirurgie, mais ont quand même bougé et détecté normalement. L’ajout de VLK supplémentaire a eu l’effet inverse, augmentant les réponses à la douleur.
« Cette étude va au cœur du fonctionnement de la plasticité synaptique – comment les connexions entre les neurones évoluent », a déclaré Price, directeur du Center for Advanced Pain Studies, professeur de neurosciences à l'Université du Texas à la School of Behavioral and Brain Sciences de Dallas et co-auteur de l'étude. « Cela a des implications très larges pour les neurosciences, notamment pour comprendre comment la douleur et l'apprentissage partagent des mécanismes moléculaires similaires. »
Dalva a déclaré que les résultats indiquent un moyen plus sûr d'influencer les voies de la douleur en ciblant des enzymes comme le VLK plutôt que de bloquer directement les récepteurs NMDA, qui aident à réguler la communication entre les cellules nerveuses mais peuvent provoquer de graves effets secondaires lorsqu'ils sont perturbés.
Cette découverte fournit également l'un des premiers exemples de la manière de contrôler les interactions entre les protéines de la surface cellulaire en dehors de la cellule, ce qui pourrait simplifier le développement de médicaments et réduire les effets hors cible, puisque le médicament ne pénétrerait pas dans la cellule, a-t-il déclaré.
Les prochaines étapes consisteront à déterminer s'il s'agit d'un mécanisme spécifique à quelques protéines seulement ou s'il fait partie d'un aspect plus large et sous-estimé de la biologie, et si tel est le cas, il pourrait remodeler les approches thérapeutiques pour les maladies neurologiques et autres, a déclaré Dalva.
La recherche a été menée en collaboration avec Dalva, Price et ses collègues du Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas à San Antonio, du MD Anderson Cancer Center de l'Université du Texas, de l'Université de Houston, de l'Université de Princeton, de l'Université du Wisconsin-Madison, de la Grossman School of Medicine de l'Université de New York et de l'Université Thomas Jefferson.
« Nos découvertes n'ont été possibles que grâce à ce type de collaboration », a déclaré Dalva. « En combinant l'expertise de Tulane en biologie synaptique avec les atouts de nos partenaires, nous avons pu révéler un mécanisme qui a des implications non seulement sur la douleur, mais aussi sur l'apprentissage et la mémoire d'une espèce à l'autre. »
La recherche a été financée par des subventions de l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, de l'Institut national sur l'abus des drogues et du Centre national des ressources de recherche, tous faisant partie des National Institutes of Health. Les co-premiers auteurs de l'article comprennent le Dr Sravaya Kolluru, le Dr Praveen Chander et le Dr Kristina Washburn, tous membres du Dalva Lab à Tulane.
