Mouvement de récepteurs, physiologie cérébrale, maladies neuropsychiatriques: un tryptique crucial !

Publié par Isabelle le 15/06/2020 à 13:00
Source: CNRS INSB
Notre cerveau est formé d'un réseau de cellules fortement interconnectées. Les neurones, qui communiquent au niveau de sites de contact appelés synapses, ont été l'objet d'intenses recherches afin d'identifier leur composition moléculaire et leurs rôles dans le fonctionnement cérébral. Dans cet article, publié dans la revue Science, les chercheurs décrivent comment le mouvement membranaire des récepteurs neuronaux régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la plasticité synaptique, les fonctions cognitives et joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à...) vraisemblablement un rôle-clé dans certaines maladies neuropsychiatriques.


La dynamique membranaire des récepteurs glutamatergiques participe activement à de nombreux processus physiologiques (ex. plasticité synaptique), et serait vraisemblablement un des dérèglements moléculaires associées à l'étiologie de maladies neurologiques et psychiatriques.
© Laurent Groc & Daniel Choquet

Comprendre comment les sites de contact entre neurones, appelés synapses, sont formés à l'échelle moléculaire, fonctionnent et s'adaptent au cours de la vie (La vie est le nom donné :) et en fonction de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) cérébrale a été, et reste, un des grands enjeux de la science moderne. La découverte que l'efficacité de la transmission synaptique peut être modifiée par l'activité neuronale a été une étape majeure dans la compréhension des fonctions cérébrales, comme l'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles, par...), la mémorisation (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) et notre représentation sensorielle du monde (Le mot monde peut désigner :).

Les différentes formes de plasticité synaptique dépendante de l'activité ont été très tôt proposées comme substrat biologique de l'apprentissage et de la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.). Cela a initialement encouragé les neurophysiologistes à envisager les mécanismes de la plasticité synaptique dans le seul cadre des propriétés quantiques de la libération du neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques libérées par les neurones (et parfois par les cellules gliales) agissant sur d'autres neurones,...), ignorant largement la révolution de la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie...) cellulaire qui se produisait en parallèle. Ainsi, dans les années 70, en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) que la plasticité synaptique était découverte, la fluidité (La fluidité est la capacité d'un fluide à s'écouler sans résistance.) des membranes cellulaires était établie.

Ces découvertes, pourtant contemporaines, ont rarement été croisées. Alors que les biologistes cellulaires établissaient le rôle du trafic des récepteurs dans différentes fonctions cellulaires, les neuroscientifiques considéraient largement la fonction de synapse comme basée sur les propriétés unitaires du récepteur et le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la libération du neurotransmetteur. Il y a seulement une vingtaine d'années que les deux champs se sont mutuellement fécondés. La régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) des mouvements des récepteurs dans et hors des synapses est alors devenue un mécanisme fondamental de la plasticité synaptique.

La synapse excitatrice glutamatergique, qui représente environ 80 % de la transmission synaptique dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité...), a été le principal objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) d'étude. Au cours des 2 dernières décennies, les scientifiques ont montré que le mouvement membranaire des récepteurs glutamatergiques n'est pas seulement important pour apporter les récepteurs à la synapse, mais est aussi à la base des processus de plasticité synaptique à court- et long-terme. L'universalité de ce processus a été renforcée par le fait que la plasticité synaptique à long-terme et la capacité de mémorisation dépend de la dynamique membranaire de 2 familles de récepteurs glutamatergiques, "AMPA" et "NMDA". La mobilité des récepteurs est donc un des paramètres clés de la capacité d'une synapse à s'adapter et permettre le codage (De façon générale un codage permet de passer d'une représentation des données vers une autre.) d'information dans le cerveau.

Un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) grandissant d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) permet d'établir que la transmission synaptique est altérée dans diverses maladies neurologiques et psychiatriques, faisant émerger l'hypothèse que ces maladies sont des "synaptopathies", c'est-à-dire des pathologies dans lesquelles le dysfonctionnement de la synapse participe grandement à l'étiologie. En se fondant sur le rôle essentiel de la dynamique membranaire des récepteurs dans la physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le...) synaptique, les chercheurs ont montré qu'une altération de la dynamique membranaire des récepteurs est associée à différents modèles animaux de maladies neurologiques et psychiatriques. Par exemple, la présence d'auto-anticorps dirigés contre le récepteur NMDA est observée dans le cerveau de patients présentant des troubles psychotiques. A l'échelle moléculaire, ces autoanticorps pathologiques perturbent massivement le mouvement membranaire des récepteurs, sans agir sur l'activité "canal" du récepteur per se. Une altération du mouvement peut donc engendrer une dysfonction synaptique et une palette de désordres neurologiques et psychiatriques chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...).

Dans l'avenir, le développement de nouvelles méthodes de visualisation in vivo du mouvement des récepteurs dans le cerveau et d'outils moléculaires et pharmacologiques pour contrôler ce mouvement conduiront probablement au développement d'une nouvelle pharmacopée cérébrale.

Pour en savoir plus:
Linking glutamate receptor movements and synapse function
Groc L, Choquet D.
Science, 12 juin 2020. DOI: 10.1126/science.aay4631

Laboratoire:
Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute...) interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) de neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du système nerveux.) (IINS) - (CNRS/Université de Bordeaux)
146 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux d'activité économique. Elle met en relation et...) Léo Saignat, CS 61292 Case 130. 33076 Bordeaux Cedex, France.

Contacts:
- Laurent Groc - Directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) à l'Institut interdisciplinaire de neurosciences (IINS)
- Daniel Choquet - Directeur de recherche CNRS à l'Institut interdisciplinaire de neurosciences (IINS)
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