Les scientifiques étudient comment notre «second cerveau» peut influencer l’intestin…
- Les cellules gliales modulent la communication entre les neurones du cerveau et jouent un rôle actif dans des circuits cérébraux spécifiques.
- Ces cellules jouent un rôle similaire dans le système nerveux entérique, qui régule la façon dont les aliments se déplacent dans l’intestin.
- Jusqu’à présent, les scientifiques ne savaient pas si ces cellules gliales appartenaient à des circuits spécifiques du système nerveux entérique de l’intestin ou si elles jouaient un rôle plus général.
- Une nouvelle étude rapporte que les cellules gliales appartiennent à des circuits spécifiques, interagissant avec des neurones particuliers pour produire un résultat fonctionnel défini.
- Les résultats peuvent finalement conduire au développement de traitements pour les affections qui affectent l’intestin, telles que le syndrome du côlon irritable (IBS) et la maladie inflammatoire de l’intestin (IBD).
Le système nerveux se compose de deux types de cellules primaires : les neurones et la glie. Les neurones transmettent des messages à l’aide de signaux électriques ou chimiques. Historiquement, les scientifiques considéraient que les cellules gliales ne jouaient qu’un rôle de soutien et de protection.
Cependant, des preuves récentes suggèrent que les cellules gliales peuvent communiquer directement avec les neurones et peuvent activement influencer ou moduler la transmission de signaux entre les neurones.
Des études ont montré que les cellules gliales jouent un rôle spécifique dans les circuits cérébraux, interagissant avec certains types de neurones pour moduler la transmission d’informations spécifiques.
Le Dr Brian Gulbransen, auteur principal de la récente étude et professeur à la Michigan State University à East Lansing, explique le rôle des cellules gliales en utilisant l’analogie des notes produites par une guitare électrique.
Il dit, “[G]lia ne porte pas les notes jouées sur une guitare électrique ; ce sont les pédales et les amplificateurs qui modulent le ton et le volume de ces notes.
Le système digestif possède son propre système nerveux local appelé système nerveux entérique. Le système nerveux entérique contient au moins autant de neurones que la moelle épinière, c’est pourquoi les scientifiques l’appellent parfois le « second cerveau ».
Notamment, le système nerveux entérique peut toujours contrôler la motilité intestinale même lorsque les connexions nerveuses avec le cerveau et la moelle épinière sont rompues.
Les scientifiques savent que les cellules gliales du système nerveux entérique communiquent activement avec les neurones et ont un impact sur la fonction intestinale.
Cependant, ils ne savaient pas si les cellules gliales entériques faisaient partie d’un réseau spécifique. En d’autres termes, ils ne savaient pas si les cellules gliales du système nerveux entérique communiquaient exclusivement avec des neurones spécifiques pour moduler la réponse à des stimuli spécifiques ou générer des sorties spécifiques.
Une nouvelle étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences montre que les cellules gliales du système nerveux entérique appartiennent en effet à des réseaux spécifiques.
Décrivant les résultats de l’étude, le Dr Gulbransen a déclaré : « La principale conclusion de cette étude est qu’il existe des sous-ensembles distincts de la glie entérique qui « écoutent » des voies neuronales spécifiques et que ces sous-ensembles de la glie jouent des rôles spécialisés dans la modification de celles-ci, ainsi que les voies. »
Il a expliqué que c’est intéressant « parce que cela met en évidence un nouveau mécanisme par lequel les circuits neuronaux de l’intestin sont « réglés » par la glie entérique. […] Cette découverte met en évidence une nouvelle couche de complexité dans le fonctionnement des neurocircuits entériques, ce qui est important pour comprendre comment la motilité intestinale est contrôlée. »
Il est important de comprendre la motilité intestinale, car les changements de motilité jouent un rôle dans un certain nombre de conditions, notamment le reflux gastro-œsophagien, la MII et le SCI.
Péristaltisme et système nerveux entérique
La nourriture est propulsée à travers le système digestif par un processus appelé péristaltisme, qui implique des contractions rythmiques involontaires de la paroi musculaire lisse du tube digestif.
Pendant le péristaltisme, le segment intestinal situé directement au-dessus du morceau de nourriture avalée se contracte. Dans le même temps, les muscles du segment situé sous la nourriture se détendent. Cela force les aliments à traverser le tube digestif.
Le péristaltisme est contrôlé par trois voies du système nerveux entérique : les voies ascendante, descendante et circonférentielle.
Au fur et à mesure que les aliments passent, les muscles circulaires de l’intestin s’étirent, ce qui active ces voies. La voie ascendante provoque la contraction du segment au-dessus de la nourriture, et la voie descendante provoque la relaxation du segment intestinal en dessous de la nourriture.
La voie ascendante est constituée de neurones excitateurs qui libèrent principalement le neurotransmetteur acétylcholine. Les neurones de la voie descendante libèrent généralement de l’oxyde nitrique ou des purines pour communiquer avec d’autres neurones.
La voie circonférentielle est constituée de neurones qui encerclent la paroi du tube digestif et transmettent les modifications de la paroi musculaire lisse aux neurones des voies ascendante et descendante.
Réponse sélective
Dans la récente étude, les chercheurs ont utilisé des tissus disséqués du tractus gastro-intestinal (GI) de souris mâles et femelles pour comprendre comment les cellules du système nerveux entérique fonctionnent ensemble dans un réseau.
Les chercheurs ont d’abord déterminé si certaines cellules gliales répondaient de manière sélective à l’activation des trois principales voies du système nerveux entérique.
Ils ont individuellement stimulé les voies ascendante, descendante et circonférentielle et mesuré l’activation de la glie en réponse à la stimulation de chaque voie.
Les chercheurs ont découvert qu’une majorité de cellules gliales répondaient à l’activation des trois voies. De manière significative, plus de 10 % des cellules gliales ont répondu sélectivement à la stimulation de la seule voie ascendante (13 %) ou descendante (12 %).
Ces résultats montrent que les sous-populations de cellules gliales appartiennent exclusivement à la voie ascendante ou descendante.
Les auteurs de l’étude ont observé des résultats similaires avec la réponse des neurones à la stimulation des voies ascendante et descendante.
Fait intéressant, ils ont également constaté que l’ampleur des réponses des cellules gliales dans les voies ascendantes et descendantes des souris femelles était plus grande que chez les souris mâles.
Réponse des cellules gliales aux neurotransmetteurs
Les purines sont l’un des neurotransmetteurs que les neurones utilisent dans la voie descendante pour communiquer entre eux. En revanche, l’acétylcholine est principalement libérée par les neurones pour communiquer avec d’autres neurones dans la voie ascendante excitatrice.
Pour déterminer si ces neurotransmetteurs produisent une réponse spécifique dans les cellules gliales, les chercheurs ont utilisé des inhibiteurs des récepteurs de l’acétylcholine et de la purine. Ces inhibiteurs ont bloqué sélectivement l’action des neurotransmetteurs sur la glie mais n’ont pas eu d’impact sur la signalisation entre les neurones.
Les chercheurs ont découvert que la stimulation de la voie descendante ou ascendante en présence de l’un ou l’autre des inhibiteurs de neurotransmetteurs activait une population distincte de neurones et de cellules gliales, par rapport au groupe témoin non traité.
Par exemple, le bloqueur des récepteurs de la purine gliale a augmenté la proportion de neurones activés uniquement lors de la stimulation de la voie descendante tout en réduisant la proportion de neurones activés par les deux voies.
De même, le bloqueur des récepteurs de l’acétylcholine a augmenté la proportion de cellules gliales activées lors de la stimulation des voies descendante et ascendante.
Le blocage de l’action de ces neurotransmetteurs sur les cellules gliales a également influencé l’activité dans chaque voie. Le bloqueur des récepteurs puriques a réduit l’activation de la voie ascendante mais pas la voie descendante. En revanche, le bloqueur des récepteurs de l’acétylcholine a augmenté la réponse neuronale dans la voie descendante mais pas dans la voie ascendante.
Ces expériences montrent que les cellules gliales répondent aux purines et à l’acétylcholine libérées par les neurones, entraînant une modification de la population de neurones et de cellules gliales associée à chaque voie, modulant par la suite l’activité de chaque voie.
Effets des cellules gliales sur les neurones
Les auteurs de l’étude ont ensuite étudié le rôle des cellules gliales dans la régulation de voies motrices spécifiques à l’aide de la chimiogénétique.
La chimiogénétique est une technique qui permet l’activation ou l’inhibition sélective d’un sous-ensemble spécifique de cellules, telles que les cellules gliales, en utilisant une protéine modifiée synthétisée en laboratoire.
Les chercheurs ont utilisé cette approche pour activer sélectivement les cellules gliales. L’activation a inhibé les voies ascendantes et descendantes, montrant que les cellules gliales pourraient influencer les neurones en aval.
De plus, la stimulation des cellules gliales a réduit la réponse des neurones dans les voies descendante et ascendante chez les souris femelles et uniquement dans la voie descendante chez les souris mâles.
Les résultats de l’expérience précédente utilisant les bloqueurs des récepteurs gliaux seuls et l’utilisation de ces bloqueurs en combinaison avec l’approche chimiogénétique ont aidé les chercheurs à élucider comment les neurotransmetteurs activaient les cellules gliales pour moduler la réponse des neurones dans les voies ascendantes et descendantes.
Ces expériences ont montré que l’activation des cellules gliales par l’acétylcholine jouait un rôle important dans l’inhibition de la voie descendante. Cependant, les cellules gliales activées par l’acétylcholine semblent également inhiber la voie ascendante dans une certaine mesure.
De plus, l’activation des cellules gliales induite par les neurotransmetteurs puriques a stimulé la voie excitatrice ascendante.
En résumé, les résultats de ces expériences ont montré que la libération de purines et d’acétylcholine active les cellules gliales pour entraîner le recrutement de neurones dans la voie ascendante ou descendante, entraînant des changements spécifiques dans la motilité intestinale.
Dr Keith Sharkey, professeur à l’Université de Calgary au Canada, a expliqué à Medical News Today comment ces résultats montrent que « les réseaux neuronaux du système nerveux entérique qui contrôlent toute la fonction intestinale sont très finement régulés d’une manière directionnelle et spécifique au sexe par la gliale entérique. cellules.”
Le Dr Sharkey n’a pas participé à l’étude.
Implications
MNT s’est entretenu avec le Dr Nick Spencer, professeur à l’Université Flinders en Australie, qui n’a pas participé à l’étude.
Il a déclaré que l’étude montre que «les cellules gliales entériques interagissent en fait avec certains types de neurones entériques d’une manière très spécifique et spécifique au réseau. Jusqu’à présent, il était resté mystérieux de savoir si la glie entérique communiquait de manière ordonnée avec les voies neuronales entériques inhibitrices excitatrices ascendantes et descendantes connues et hautement polarisées dans la paroi intestinale.
« Ces découvertes ouvrent la voie à un nouveau niveau de recherche scientifique en neurobiologie des cellules gliales dans le [GI] tract.
– Dr Nick Spencer
Le Dr Sharkey a noté que les résultats de l’étude “permettent une toute nouvelle compréhension de la dysmotilité intestinale, qui sont des troubles courants et très débilitants de la fonction intestinale, tels que [IBS], à recadrer comme des maladies des connexions de réseaux neuronaux – c’est-à-dire des conditions dans lesquelles le niveau du réseau [perturbations] conduire la maladie et les symptômes ressentis par les patients.
“Ces résultats permettront donc le développement de meilleurs diagnostics et traitements, ainsi que de nouvelles thérapies, etc. Ce travail permettra également des approches de traitement plus personnalisées – par opposition au modèle unique qui est courant dans une grande partie de la médecine.
« De plus, en montrant que le contrôle glial est spécifique au sexe, ces auteurs nous aident à comprendre pourquoi tant de [GI] les maladies surviennent de manière spécifique au sexe. Et au-delà de ces implications plus pratiques, le travail a également de nombreuses implications biologiques et physiologiques pour comprendre les mécanismes de contrôle neuronal », a poursuivi le Dr Sharkey.
Décrivant les orientations futures de la recherche, le Dr Gulbransen a noté : « Nous avons des études en cours qui portent sur la façon dont la glie et les neurocircuits moteurs entériques sont affectés à la suite d’une inflammation. Ceci est important, car on pense que la neuroplasticité consécutive à une inflammation aiguë produit [GI] dysmotilité dans les maladies courantes, telles que [IBS] et [IBD]. “
“L’espoir est qu’en comprenant comment le contrôle glial sur les neurocircuits moteurs est modifié pendant l’inflammation, nous identifierons les moyens par lesquels ce mécanisme peut être exploité pour améliorer la motilité intestinale.”
