La marche est le mouvement le plus naturel. Sans réfléchir, nous mettons un pied en avant puis le suivant, encore et encore, nous propulsant vers l’avant. Donc, si nous ne dirigeons pas consciemment cette interaction complexe des nerfs et des muscles, qu’est-ce que c’est ?
« Comme on pouvait s’y attendre, c’est le cerveau qui initie la locomotion. Mais il ne la coordonne pas », explique le neuroscientifique de Columbia George Mentis, PhD, qui étudie les circuits qui contrôlent la marche en vue de trouver de nouveaux traitements pour les patients atteints de SLA, SMA, et les lésions de la moelle épinière.
La coordination de nos nombreux muscles de la marche est gérée par les neurones de la moelle épinière, explique Mentis, professeur agrégé de pathologie et de biologie cellulaire (en neurologie) au Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons.
C’est un travail complexe : avec un timing précis, ces neurones doivent envoyer des signaux pour que les jambes gauche et droite alternent leur activité ; gauche, droite, gauche, droite ; et ainsi les muscles fléchisseurs et extenseurs de chaque jambe se contractent de manière alternée.
La plupart des scientifiques pensaient qu’une tâche aussi complexe ne pouvait être gérée que par des circuits neuronaux complexes, avec des contributions de différents types de neurones. Cet assemblage de circuits, appelé le générateur de motif central, semblait mener la danse.
Mais les dernières recherches de Mentis révèlent qu’un seul type de neurone au sein de cet assemblage de circuits est entièrement responsable du maintien de nos jambes en phase.
Et comme de minuscules sergents instructeurs, sans ces neurones commandant collectivement « gauche, droite, gauche, droite », nous n’irions jamais nulle part.
Les neurones, connus sous le nom de neurones du tractus spinocérébelleux ventral, établissent des contacts avec d’autres neurones de la moelle épinière et orchestrent la capacité de déplacer les muscles.
Dans la nouvelle étude, Mentis et ses collègues ont découvert que lorsque seules ces cellules étaient réduites au silence chimiquement chez des souris adultes se déplaçant librement, les animaux ne pouvaient plus se déplacer correctement. Après que les médicaments se soient dissipés, le mouvement normal est revenu. De plus, l’activation de ces cellules par la lumière ou des médicaments peut induire un comportement locomoteur chez les souris juvéniles. « En d’autres termes, ces neurones sont à la fois nécessaires et suffisants pour le comportement locomoteur », explique Mentis, dont les découvertes ont été rapportées en janvier dans Cellule.
Mentis a également découvert que les cellules sont hautement interconnectées, une propriété qui contribue probablement à leur capacité à générer les schémas rythmiques complexes nécessaires à la locomotion.
Les résultats ont des implications importantes pour le développement de nouvelles thérapies pour les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière ou de troubles moteurs.
Par exemple, il peut ne pas suffire de reconnecter le cerveau et la moelle épinière chez les personnes dont la moelle épinière a été sectionnée. Nos résultats suggèrent que vous devriez également restaurer une activité appropriée dans les neurones du tractus spinocérébelleux ventral pour vous assurer que le générateur de schémas central fonctionne correctement. Tout doit être étroitement équilibré entre l’excitation de certains neurones et l’inhibition d’autres. Si cet équilibre est compromis, vous n’aurez pas de mouvement coordonné. »
George Mentis, PhD, neuroscientifique, Columbia University Irving Medical Center
