Quand on pense au cerveau, on pense aux neurones. Mais une grande partie du cerveau est constituée de cellules non neuronales appelées cellules gliales, qui aident à réguler le développement et le fonctionnement du cerveau. Pour la première fois, Katie Baldwin, PhD, scientifique de l’UNC School of Medicine, et ses collègues ont révélé un rôle central de la protéine gliale hepaCAM dans la construction du cerveau et dans l’affection de la fonction cérébrale au début de la vie.
Les conclusions, publiées dans Neurone, ont des implications pour une meilleure compréhension des troubles, tels que l’autisme, l’épilepsie et la schizophrénie, et potentiellement pour la création de traitements pour des conditions telles que le trouble cérébral progressif leucoencéphalopathie mégalencéphalique avec kystes sous-corticaux (MLC).
Pendant plus de cent ans, la glie a été considérée comme un ensemble de cellules de soutien, comme une sorte de colle cérébrale maintenant les neurones les plus importants en place pour faire le vrai travail du cerveau. Mais au cours des 30 dernières années, les scientifiques ont mis en évidence l’importance des cellules gliales en tant que régulateurs du développement et du fonctionnement du cerveau. Pourtant, beaucoup de choses restent inconnues, en particulier sur les cellules gliales complexes appelées astrocytes, qui étendent des milliers de fines branches dans tout le cerveau, interagissant directement avec les neurones et d’autres cellules cérébrales.
Au cours du développement du cerveau avant et après la naissance, les astrocytes établissent un réseau complexe de territoires distincts, une sorte de pavage du cerveau, comme les carreaux d’un ballon de football. Ces cellules utilisent des connexions spécialisées, appelées jonctions communicantes, pour communiquer à travers ce réseau.
Le pavage des astrocytes et la communication à travers les jonctions communicantes sont perturbés dans différents troubles cérébraux et après une blessure, ce qui suggère que ces caractéristiques sont importantes pour le fonctionnement normal du cerveau. Mais avant notre étude, on ne savait pas comment les astrocytes établissaient leurs territoires et s’il existait un lien entre le territoire des astrocytes et la communication par jonction lacunaire, également connue sous le nom de couplage. »
Katie Baldwin, auteure correspondante, membre du Centre de neurosciences de l’UNC et professeure adjointe au Département de biologie cellulaire et de physiologie de l’UNC
Dans cette étude, Baldwin et ses collègues se sont concentrés sur hepaCAM, une protéine abondamment exprimée sur les membranes des astrocytes. Ils ont créé un modèle de rongeur transgénique afin que les animaux n’expriment aucune protéine hepaCAM dans les astrocytes. Les chercheurs ont utilisé ce modèle ainsi que des techniques génétiques et d’imagerie de pointe pour étudier les astrocytes en développement, leurs territoires en forme de tuiles résultants et le couplage des jonctions lacunaires.
« La suppression de l’hépaCAM des astrocytes a perturbé les territoires des astrocytes et altéré le couplage des jonctions lacunaires. Essentiellement, ces astrocytes ne communiquent plus bien avec leurs voisins », a déclaré Baldwin. « Nous avons également constaté que, même si nous n’avons pas perturbé les neurones, la perte d’hépaCAM dans les astrocytes modifiait l’équilibre de l’excitation et de l’inhibition synaptiques. » Autrement dit, sans cette protéine, les branches d’astrocytes en contact avec les neurones affectaient le comportement des neurones.
« Nous pensons que nos résultats ont des implications importantes pour comprendre la pathogenèse de la MLC, ainsi que le rôle général du dysfonctionnement des astrocytes en tant que cause motrice de troubles neurologiques, tels que l’épilepsie », a déclaré Baldwin.
Baldwin a mené ce travail alors qu’il était boursier postdoctoral dans le laboratoire de Cagla Eroglu à l’Université Duke avant de rejoindre l’UNC-Chapel Hill au printemps dernier. Son laboratoire continuera de se concentrer sur l’impact des mutations de l’hépaCAM sur la fonction des astrocytes.
« Nous nous appuyons sur cette recherche pour explorer la question plus vaste de savoir comment les astrocytes équilibrent leurs connexions avec d’autres types de cellules dans le cerveau », a-t-elle déclaré, « dans le but de comprendre comment les problèmes des astrocytes provoquent des maladies chez l’homme, et comment nous pourrions aider personnes atteintes de ces troubles graves et complexes. »
La source:
Soins de santé de l’Université de Caroline du Nord
Référence de la revue :
Baldwin, KT, et al. (2021) HepaCAM contrôle l’auto-organisation et le couplage des astrocytes. Neurone. doi.org/10.1016/j.neuron.2021.05.025.
