Pensez à la circulation dans une ville – il y a des panneaux d'arrêt, des rues à sens unique et des feux de circulation pour organiser les déplacements sur un réseau étendu. Maintenant, imaginez ce qui se passerait si vous supprimiez certains des feux de circulation.
Parmi les 86 milliards de neurones de votre cerveau, il existe la propre version du cerveau des signaux d'arrêt: des neurones inhibiteurs qui émettent des produits chimiques pour aider à réguler le flux d'ions voyageant le long de l'axone d'une cellule vers le neurone suivant. Tout comme une ville sans feux de circulation connaîtrait un pic d'accidents de voiture, lorsque les signaux inhibiteurs du cerveau sont affaiblis, l'activité peut devenir incontrôlée, entraînant une variété de troubles.
Dans une nouvelle étude publiée dans GLIA le 11 mars, des neuroscientifiques de Virginia Tech à l'Institut de recherche biomédicale Fralin du VTC décrivent comment le parasite commun Toxoplasma gondii provoque la perte de la signalisation inhibitrice dans le cerveau en modifiant le comportement des cellules voisines appelées microglie.
Les Centers for Disease Control and Prevention estiment que 40 millions d'Américains ont différents niveaux d'infection à Toxoplasma, bien que la plupart des cas soient asymptomatiques. Communément transmise à l'homme par l'exposition à des animaux de ferme, à de la litière de chat infectée ou à de la viande insuffisamment cuite, l'infection parasitaire provoque des symptômes pseudo-grippaux inaperçus ou légers chez la plupart des personnes en bonne santé. Mais pour un petit nombre de patients, ces parasites microscopiques se cachent à l'intérieur des neurones, provoquant des erreurs de signalisation qui peuvent entraîner des convulsions, des troubles de la personnalité et de l'humeur, des changements de vision et même la schizophrénie.
Après l'infection initiale, l'homme entrera dans une phase d'infection chronique. Nous voulions examiner comment les circuits cérébraux changent dans ces derniers stades de l'infection kystique parasite. «
Michael Fox, professeur à l'Institut de recherche biomédicale Fralin et auteur principal de l'étude
Le parasite forme des kystes microscopiques nichés à l'intérieur des neurones individuels.
« La théorie est que les neurones sont un excellent endroit pour se cacher car ils ne produisent pas de molécules qui pourraient attirer les cellules du système immunitaire », a déclaré Fox, qui est également directeur du Center for Neurobiology Research de l'institut de recherche.
Fox et son collaborateur, Ira Blader, ont récemment rapporté que les infections à long terme à Toxoplasma redistribuent les niveaux d'une enzyme clé nécessaire dans les neurones inhibiteurs pour générer le GABA, un neurotransmetteur libéré à la connexion spécialisée entre deux neurones, appelé synapse.
S'appuyant sur cette découverte, les scientifiques ont révélé qu'une infection parasitaire persistante provoque une perte de synapses inhibitrices et ils ont également observé que les corps cellulaires des neurones étaient enveloppés par d'autres cellules cérébrales, la microglie. Ces microglies semblent empêcher les interneurones inhibiteurs de se signaler aux neurones gainés.
« Dans les troubles neuropsychiatriques, des schémas similaires de perte de synapse inhibitrice ont été signalés, donc ces résultats pourraient expliquer pourquoi certaines personnes développent ces troubles après l'infection », a déclaré Fox.
Fox a déclaré que l'inspiration pour cette étude avait commencé il y a des années lorsqu'il a rencontré Blader, un auteur collaborateur et professeur de microbiologie et d'immunologie à l'Université de Buffalo Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences, après avoir donné un séminaire à Virginia Tech. Blader a étudié Toxoplasma gondii et voulait comprendre comment des brins spécifiques du parasite affectaient la rétine dans des modèles murins.
En travaillant ensemble, les deux laboratoires ont découvert que, bien que la rétine n'ait montré aucun changement remarquable, les interneurones inhibiteurs dans le cerveau étaient clairement affectés par l'infection. Les souris – semblables aux humains – présentent des changements de comportement inhabituels après une infection à Toxoplasma. Un symptôme caractéristique chez les souris infectées est leur tendance à s'approcher des prédateurs connus, tels que les chats, affichant un manque de peur, des instincts de survie ou un traitement situationnel.
« Même si de nombreux neuroscientifiques étudient l'infection à Toxoplasma comme modèle de réponse immunitaire dans le cerveau, nous voulons comprendre ce que ce parasite fait pour recâbler le cerveau, conduisant à ces changements dramatiques de comportement », a déclaré Fox.
Les études futures se concentreront sur une description plus approfondie de la façon dont les microglies sont impliquées dans la réponse du cerveau au parasite.
Parmi les collaborateurs de recherche se trouve Gabriela Carrillo, première auteure de l'étude et étudiante diplômée du programme de biologie translationnelle, médecine et santé. Auparavant formée comme architecte avant de poursuivre une carrière scientifique, Carrillo a choisi ce sujet pour sa thèse de doctorat car elle implique une approche interdisciplinaire.
« En combinant plusieurs outils pour étudier les maladies infectieuses et les neurosciences, nous sommes en mesure d'aborder cette réponse mécaniste complexe de multiples perspectives pour poser des questions entièrement nouvelles », a déclaré Carrillo. « Cette recherche est fascinante pour moi parce que nous exposons la réponse microgliale activée et les aspects fondamentaux de la biologie cérébrale à travers une lentille microbiologique. »
La source:
Référence de la revue:
Carrillo, G.L., et al. (2020) L'infection par Toxoplasma induit un contact microglie-neurone et la perte de synapses inhibitrices périsomatiques. Glia. doi.org/10.1002/glia.23816.
