Une étude révèle de nouvelles complexités synaptiques à l’intérieur de la rétine
Une étude de Northwestern Medicine a découvert de nouveaux mécanismes cellulaires au sein de la rétine, des découvertes qui pourraient aider à faire avancer le développement de thérapies ciblées pour les maladies et les conditions affectant la vision, selon les découvertes publiées dans Communication Nature.
Les synapses coniques à l’intérieur de la rétine de l’œil aident le cerveau à traiter les changements de lumière. C’est une synapse unique car elle a évolué pour signaler les changements d’intensité lumineuse, a déclaré Steven DeVries, MD, Ph.D., David Shoch, MD, Ph.D., professeur d’ophtalmologie et auteur principal de l’étude.
“De manière contre-intuitive, la libération des neurotransmetteurs coniques est élevée dans l’obscurité et réduite par la lumière. Lorsque la lumière est plus brillante, la réduction est plus importante. Lorsque les lumières sont plus faibles, elle est plus petite. Elle fonctionne différemment de la plupart des synapses qui utilisent une augmentation de la libération de l’émetteur pour signaler tout ou rien, potentiels d’action numérique », a déclaré DeVries.
Contrairement à la plupart des autres synapses du cerveau, chaque synapse conique est connectée à plus d’une douzaine de types différents de neurones post-synaptiques, les cellules bipolaires, qui relaient l’information en parallèle à la rétine interne. Dans la rétine interne, ces flux parallèles contribuent non seulement à la vision consciente mais aussi aux processus subconscients comme la stabilisation du regard.
Dans l’étude actuelle, qui impliquait des rétines de mammifères non humains, les chercheurs ont d’abord utilisé la microscopie à super résolution pour cartographier les emplacements des sites de libération des émetteurs, des protéines de recapture des émetteurs et des contacts post-synaptiques au niveau de la synapse conique. Ensuite, ils ont utilisé une approche appelée “comptabilité synaptique” pour relier la quantité de transmetteur libérée par un cône aux réponses de chaque type de cellule bipolaire post-synaptique.
“L’émetteur est libéré en paquets ou en quanta lorsqu’une vésicule fusionne avec la membrane présynaptique. Étant donné que la plupart des synapses impliquent des contacts directs un à un à travers une fente étroite, on suppose qu’un quantum détecté équivaut à un quantum libéré. La synapse conique a un conception différente qui annule cette hypothèse. Nous avons développé un moyen de stimuler un cône et de compter les vésicules qui sont libérées tout en comptant le nombre de vésicules détectées par le neurone postsynaptique », a déclaré DeVries.
En utilisant ces techniques, les chercheurs ont montré que certains types de cellules bipolaires réagissent à des événements de fusion individuels et à des quanta totaux, tandis que d’autres types réagissent à des degrés d’événements coïncidents localement, créant une sommation non linéaire. Ces différences sont causées par une combinaison de facteurs spécifiques à chaque type de cellule bipolaire, notamment la distance de diffusion, le nombre de contacts, l’affinité des récepteurs et la proximité des transporteurs.
“La rétine externe utilise la même boîte à outils qu’ailleurs dans le système nerveux central, comme les vésicules, les zones de libération synaptiques et les récepteurs postsynaptiques, mais organise ces éléments de manière novatrice pour accomplir un type de traitement différent et très localisé. Le traitement analogique se trouve également dans l’arbre dendritique des neurones du système nerveux central, où se produit l’essentiel des calculs, à la fois linéaires et non linéaires », a déclaré DeVries.
Selon DeVries, une prochaine étape pour son équipe consiste à utiliser un nouveau type de microscopie à super résolution plus puissant pour déterminer les composants protéiques qui composent les synapses coniques.
“L’une des façons dont les différentes cellules bipolaires divisent le signal du cône est que certaines d’entre elles sont très sensibles aux petits signaux et d’autres ont besoin de signaux forts pour répondre ; la cellule bipolaire à “signal fort” ou à seuil élevé a un type unique d’insensibilité récepteur post-synaptique. Nous aimerions également identifier ce récepteur », a déclaré DeVries.
