Une étude révèle une nouvelle façon dont deux des cellules cérébrales les plus importantes communiquent avec…

Près de la moitié des cellules du cerveau peuvent exécuter une fonction jusque-là inconnue des scientifiques. Prêt à l’emploi/Stocksy

• Les astrocytes jouent divers rôles avec les neurones, mais jusqu’à présent, les scientifiques ne savaient pas que ces cellules transportaient des impulsions électriques.
• En appliquant une nouvelle technologie, les scientifiques de l’Université Tufts ont récemment découvert chez la souris que les astrocytes sont électriquement actifs comme les neurones.
• Les chercheurs espèrent que leurs découvertes pourront conduire à des traitements pour les lésions cérébrales traumatiques, la maladie d’Alzheimer et d’autres troubles cérébraux.

Les astrocytes constituent près de la moitié des cellules cérébrales des mammifères. On les appelle cellules gliales parce que les scientifiques pensaient à l’origine que ces structures en forme de lumière stellaire servaient de «colle nerveuse».

La recherche suggère que ces cellules contrôlent la croissance des axones, ou les projections neuronales qui transportent les impulsions électriques.

Cependant, les scientifiques considéraient toujours les astrocytes comme des acteurs de soutien derrière les neurones, qui sont les cellules primaires du cerveau et du système nerveux.

Aujourd’hui, des scientifiques de l’Université Tufts du Massachusetts et d’autres institutions réalisent que les astrocytes peuvent exécuter une performance significativement supérieure dans l’activité cérébrale.

Le Dr Moritz Armbruster, professeur adjoint de recherche en neurosciences à Tufts, a dirigé une équipe de chercheurs dans l’exploitation d’une nouvelle technologie pour étudier les échanges astrocytes-neurones.

À leur grande surprise, les scientifiques ont observé une activité électrique dans les processus astrocytes dans le tissu cérébral de la souris. Ils ont rapporté: “Cela représente une nouvelle classe de dynamique membranaire sous-cellulaire des astrocytes et une nouvelle forme d’interaction astrocyte-neurone.”

Le Dr Armbruster et ses collègues auteurs ont publié leurs découvertes dans Nature Neuroscience.

Nouvelle technologie, nouvelle vision

À l’aide d’outils innovants, l’équipe Tufts a développé une technique pour détecter et observer l’activité électrique dans les interactions des cellules cérébrales. Ces propriétés ne pouvaient pas être vues avant aujourd’hui.

Le Dr Chris Dulla, auteur correspondant de l’étude, est professeur agrégé de neurosciences à l’École de médecine de l’Université Tufts et à l’École supérieure des sciences biomédicales. Il a expliqué que lui et ses collègues «[…]utilisent des virus pour exprimer des protéines fluorescentes dans le cerveau de la souris, et c’est ce qui nous permet de mesurer cette activité.

Dans une interview avec Medical News Today, il a expliqué :

“[W]Nous avons eu d’autres expériences qui nous ont fait penser que ce nouveau type d’activité devait se produire dans les astrocytes. Nous n’avions tout simplement pas de moyen de le montrer[…] Nous avons donc développé ces nouvelles techniques pour imager l’activité des astrocytes et, en les utilisant, nous avons montré que cette chose que nous pensions devoir se produire se produisait réellement.

Neurotransmetteurs et potassium

Les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques qui facilitent le transfert de signaux électriques entre les neurones et soutiennent la barrière hémato-encéphalique. Les scientifiques ont compris depuis longtemps que les astrocytes contrôlent ces substances pour soutenir la santé neuronale.

Cette étude innove en montrant que les neurones libèrent des ions potassium, qui modifient l’activité électrique des astrocytes. Cette modulation affecte la façon dont les astrocytes contrôlent les neurotransmetteurs.

Jusqu’à présent, les scientifiques ne pouvaient pas imaginer l’activité du potassium dans le cerveau.

“Les neurones et les astrocytes se parlent d’une manière inconnue auparavant”, a déclaré le Dr Dulla.

Des souris et des hommes

Le Dr Dulla soutient que les cellules cérébrales humaines fonctionnent de la même manière que les tissus de souris. Il a déclaré que les cellules cérébrales de la souris et de l’homme utilisent les mêmes protéines et molécules impliquées dans l’activité cérébrale.

En outre, l’utilisation d’échantillons de tissus humains présente des défis éthiques, a déclaré le Dr Dulla : “[We] il faut être vraiment prudent et judicieux […] avec les expériences que nous concevons, et [we] ne pas avoir la chance de voir [human tissue] des échantillons comme [we] peut faire avec des souris.

Cependant, le professeur a partagé que de vastes bases de données “donnent [scientists] une chance d’accéder simplement au tissu cérébral humain sans faire d’expérience [themselves…]mais juste obtenir les données que quelqu’un d’autre a déjà faites.

Cette mine d’informations démontre en outre des similitudes entre les cellules humaines et de souris et permet aux chercheurs de déduire que les mêmes processus se produisent dans chacune. La principale différence est que les cellules humaines sont plus grandes et plus abondantes.

Il a également souligné que l’étude met en évidence une relation bidirectionnelle entre ces cellules cérébrales, car les astrocytes influencent également les neurones.

Implications pour la recherche future

Ces découvertes sur les interactions astrocytes-neurones ouvrent un nouveau monde de questions concernant la pathologie cérébrale, la mémoire et l’apprentissage.

MNT a également discuté de cette étude avec le Dr Santosh Kesari, qui n’a pas participé à cette recherche. Il est neurologue au Providence Saint John’s Health Center à Santa Monica, en Californie, et directeur médical régional du Research Clinical Institute of Providence Southern California.

Le Dr Kesari a déclaré que cette étude confirme des recherches antérieures.

“[…T]C’est l’une des nombreuses études qui montrent de plus en plus comment les astrocytes et les neurones interagissent, comment ils s’affectent, puis relient les points à la façon dont cela affecte le comportement de la fonction cérébrale, la mémoire, les convulsions, la démence et même dans le contexte des tumeurs cérébrales, tous ces cellules interagissent. “- Dr Santosh Kesari

La plupart des développements de médicaments pour les troubles cérébraux ciblent actuellement les neurones. Le Dr Kesari a convenu que cette étude pourrait éclairer une nouvelle voie.

“Peut-être devrions-nous vraiment comprendre le côté astrocyte des choses pour développer des médicaments susceptibles d’avoir un impact sur la santé du cerveau en examinant ce rôle astrocytaire dans les troubles cérébraux”, a-t-il déclaré.

La capacité d’imager les processus cellulaires, comme dans cette étude, permet également d’explorer d’autres activités dans le cerveau.

Les chercheurs examinent également des médicaments existants dans l’espoir de manipuler les processus astrocytes-neurones. Les scientifiques pourraient être sur le point de réparer les lésions cérébrales ou d’aider les gens à augmenter leur capacité d’apprentissage si cela s’avère fructueux.

Ils mettent également leurs outils à la disposition d’autres laboratoires pour explorer davantage de domaines d’intérêt, tels que la respiration, les maux de tête et de nombreux autres troubles neurologiques.