Des chercheurs ont découvert une nouvelle cellule cérébrale hybride, comblant le fossé entre les neurones et les astrocytes. Cette cellule peut libérer des neurotransmetteurs et pourrait influencer des conditions telles que l’épilepsie et la consolidation de la mémoire, offrant des voies prometteuses pour la recherche en neurosciences et des traitements potentiels.
Cette avancée est en train de révolutionner le domaine des neurosciences. Jusqu’à présent, la compréhension du cerveau reposait principalement sur les deux principales catégories de cellules qui le composent :
les neurones, responsables de la transmission rapide de l’information au sein du cerveau, et les cellules gliales, chargées de fonctions structurelles, énergétiques et immunitaires, ainsi que de la régulation des constantes physiologiques.
Certaines de ces cellules gliales, appelées astrocytes, entourent étroitement les synapses, les points de contact où les neurotransmetteurs sont libérés pour transmettre des informations entre les neurones. C’est pourquoi les neuroscientifiques ont depuis longtemps suggéré que les astrocytes pourraient avoir un rôle actif dans la transmission synaptique et participer au traitement de l’information.
Cependant, les études menées jusqu’à présent pour le démontrer ont donné des résultats contradictoires et n’ont pas encore atteint un consensus scientifique définitif.
En identifiant un nouveau type de cellule ayant les caractéristiques d’un astrocyte et exprimant la machinerie moléculaire nécessaire à la transmission synaptique, des neuroscientifiques du Département de neurosciences de base de la Faculté de biologie et de médecine de l’Université de Lausanne (UNIL) et du Centre Wyss de bio et de neuro-ingénierie de Genève ont mis fin à des années de controverse.
Découverte Moléculaire des Capacités des Astrocytes
Pour confirmer ou infirmer l’hypothèse que les astrocytes, comme les neurones, sont capables de libérer des neurotransmetteurs, les chercheurs ont d’abord examiné le contenu moléculaire des astrocytes en utilisant des approches modernes de biologie moléculaire. Leur objectif était de trouver des traces de la machinerie nécessaire pour la sécrétion rapide de glutamate, le principal neurotransmetteur utilisé par les neurones.
Ludovic Telley, professeur assistant à l’UNIL et co-directeur de l’étude, explique : « La précision offerte par les approches transcriptomiques à cellule unique nous a permis de mettre en évidence la présence, au sein des cellules présentant un profil astrocytique, de transcrits des protéines vésiculaires VGLUT, qui sont responsables du remplissage des vésicules neuronales spécifiques à la libération de glutamate.
Ces transcrits ont été observés dans les cellules de souris et semblent également se maintenir dans les cellules humaines. Nous avons également repéré d’autres protéines spécialisées dans ces cellules, essentielles au fonctionnement des vésicules glutamatergiques et à leur aptitude à établir des communications rapides avec d’autres cellules. »
Des Cellules Fonctionnelles dans la Transmission Synaptique
Les chercheurs en neurosciences ont ensuite entrepris de déterminer si ces cellules hybrides étaient effectivement fonctionnelles, c’est-à-dire si elles étaient capables de libérer du glutamate à une vitesse comparable à celle de la transmission synaptique. Pour ce faire, l’équipe de recherche a utilisé une technique d’imagerie de pointe capable de visualiser le glutamate libéré par les vésicules dans les tissus cérébraux, y compris chez des souris vivantes.
Andrea Volterra, professeur honoraire à l’UNIL et professeur invité au Centre Wyss, co-directeur de l’étude, explique : « Nous avons identifié un sous-groupe d’astrocytes qui répondaient de manière sélective à des stimulations en libérant rapidement du glutamate, le tout se produisant dans des zones spécifiques de ces cellules, rappelant la disposition des synapses. »
De plus, il a été démontré que cette libération de glutamate avait une influence sur la transmission synaptique et qu’elle régulait les circuits neuronaux. Cette constatation a été corroborée en supprimant l’expression de VGLUT par les cellules hybrides.
Roberta de Ceglia, première auteure de l’étude et chercheuse principale à l’UNIL, explique : « Ces cellules jouent un rôle de modulation de l’activité neuronale, en contrôlant le niveau de communication et d’excitation entre les neurones. » En l’absence de cette machinerie fonctionnelle,
l’étude a également révélé une altération de la potentialisation à long terme, un processus neuronal impliqué dans les mécanismes de la mémorisation, ce qui a eu un impact sur la mémoire des souris.
Liens avec les Pathologies Cérébrales
Les répercussions de cette découverte s’étendent aux troubles cérébraux, avec des résultats significatifs. En perturbant spécifiquement les astrocytes glutamatergiques, l’équipe de recherche a noté des impacts sur la consolidation de la mémoire, tout en observant des corrélations avec des pathologies telles que l’épilepsie, qui ont vu leurs crises exacerbées. De plus, l’étude a mis en lumière le rôle des astrocytes glutamatergiques dans la régulation des circuits cérébraux responsables du contrôle des mouvements, ouvrant ainsi des perspectives prometteuses en tant que cibles thérapeutiques pour la maladie de Parkinson.
Andrea Volterra, co-directeur de l’étude, ajoute : « Nous disposons désormais d’un nouveau type de cellule entre les neurones et les astrocytes, ce qui ouvre de vastes horizons pour la recherche. Nos futures études se pencheront sur le potentiel rôle protecteur de cette cellule dans les troubles de la mémoire liés à la maladie d’Alzheimer, ainsi que sur son implication dans d’autres domaines et pathologies non encore explorés ici. »
Référence : « Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS » par Roberta de Ceglia, Ada Ledonne, David Gregory Litvin, Barbara Lykke Lind, Giovanni Carriero, Eman
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