Rupture de la communication dans le cerveau

Le cerveau maintient généralement un certain niveau d’inhibition qui empêche les neurones de se déclencher de manière incontrôlable. Mais lors d’une crise, une partie du cerveau commence à s’activer trop frénétiquement et ne peut pas s’arrêter, ce qui entraîne un pic d’activité électrique et une crise.

Bien qu’elles ne soient généralement pas douloureuses, les crises ont un impact physique et émotionnel énorme sur les personnes qui ne savent jamais quand on peut frapper, y compris les quelque 50 millions de personnes dans le monde qui vivent avec l’épilepsie. Ceux qui souffrent de crises ne peuvent souvent pas conduire. Certains ne peuvent pas voyager seuls. Beaucoup ont des options de travail limitées. Bien que les médicaments aident à réduire les crises, ils sont souvent inefficaces et produisent des effets secondaires, notamment des maux d’estomac, des étourdissements ou une vision floue.

Cela pourrait changer dans un avenir pas trop lointain, déclare Hollis T. Cline, directeur du Dorris Neuroscience Center au Scripps Research Institute et ancien professeur de neurosciences au Cold Spring Harbor Laboratory. Elle attend avec impatience le jour où une personne épileptique qui ressent une crise imminente pourra prendre un médicament pour diminuer l’activité aberrante dans le cerveau et empêcher le pic de se produire. « Je pense que c’est très faisable et susceptible de se produire », dit-elle.

L’optimisme de Cline découle en partie de la recherche fondamentale menée par des scientifiques comme Linda Van Aelst, professeur au Cold Spring Harbor Laboratory qui étudie comment les cellules communiquent entre elles et comment cette communication protège contre la maladie. Van Aelst cherche à comprendre comment empêcher les neurones de se déclencher trop ou trop peu. Tout comme les conversations efficaces entre les gens, le cerveau travaille dur pour maintenir le « volume » de communication stable dans les neurones. Chez les humains, si une personne parle trop doucement, l’auditeur peut ne pas bien entendre. Si l’orateur est trop fort ou crie, l’auditeur sera probablement surpris et peut-être même s’éloignera. C’est la même chose pour les neurones : s’il n’y a pas assez de signal de déclenchement, ils ne peuvent pas communiquer entre eux. S’il y a trop d’activité, la communication au sein du circuit est interrompue. Lorsqu’une partie du cerveau déclenche trop, cette panne entraîne une crise.

Pour comprendre le fonctionnement typique des neurones et ce qui peut mal tourner, Van Aelst étudie les mécanismes qui contrôlent le volume de communication entre les neurones. Les neurones communiquent entre eux par le biais de synapses, des structures qui permettent à un neurone de transmettre un signal électrique ou chimique à ses voisins. « Je les appelle des centres de communication », explique Van Aelst. Un groupe de neurones communiquant entre eux s’appelle un circuit neuronal. Et si ces circuits ne se forment pas correctement pendant le développement du cerveau, la communication peut se détraquer.

L’équipe de Van Aelst étudie les cellules qui aident à développer ces réseaux. Un type, appelé microglie, était traditionnellement considéré comme cellules immunitaires du cerveau, car ils agissent souvent en tant qu’équipe de nettoyage, mangeant des virus, des bactéries, des débris cellulaires et d’autres déchets indésirables. Ils réparent également les blessures et coupent les synapses qui ne sont plus nécessaires. Ces cellules de forme ovale peuvent jouer un autre rôle surprenant : elles sont capables de faire saillie de leur corps comme des extensions en forme de bras qui peuvent nourrir d’autres cellules et connexions. Van Aelst et son équipe ont découvert que chez les chiots et les jeunes souris, la microglie enroule ces «bras» autour de certaines cellules cérébrales, renforçant les synapses entre les neurones. « Les gens n’avaient pas compris que la microglie peut avoir un bon fonctionnement pendant un pic de développement pour établir davantage de connexions synaptiques, ce qui est essentiel pour un fonctionnement normal et correct », déclare Van Aelst.

Un autre acteur important à l’étude pour leur rôle dans les réseaux neuronaux sont cellules de lustre. Nommées d’après leurs fibres nerveuses qui se ramifient comme les bras d’un lustre, ces cellules sont de puissants communicateurs. La plupart des neurones « parlent » à leurs frères sans générer directement de « pics » électriques, mais les cellules lustres se connectent directement à la partie d’un neurone cible qui déclenche un pic. Ces pointes facilitent la communication à courte et longue distance dans le cerveau, de sorte que les chandeliers peuvent exercer une puissante influence sur les neurones voisins. Trop ou trop peu de ces cellules pourraient être associées à des maladies comme l’épilepsie.

Pour mieux comprendre les troubles neurodéveloppementaux, l’équipe de Van Aelst explore comment les cellules lustre et microglie peuvent travailler ensemble pour construire des réseaux sains. Par exemple, « la cellule lustre peut contrôler le neurone cible excitateur afin qu’il ne se déclenche pas trop », explique Van Aelst. C’était une découverte surprenante, ajoute-t-elle. Avant cela, « les gens ne savaient pas comment ces connexions se formaient ». Son équipe a également découvert que lorsque la microglie est altérée, moins de synapses de cellules lustres se forment sur les neurones cibles excitateurs, ce qui entraîne une augmentation du déclenchement de ces neurones. Ensuite, « nous avons vraiment besoin de comprendre, au niveau moléculaire, les mécanismes cellulaires de la façon dont cette communication entre ces neurones et la microglie se produit », explique Van Aelst.

Ces vues fines du cerveau et de sa fonction – et de son dysfonctionnement – pourraient devenir utiles pour traiter une variété de troubles neurologiques même au-delà de l’épilepsie, y compris la dépression, diverses déficiences intellectuelles et des maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. Une fois que des chercheurs comme Van Aelst auront découvert les causes moléculaires de l’activité aberrante dans les régions du cerveau affectées par ces troubles, d’autres scientifiques pourront commencer à forger les molécules thérapeutiques pour y remédier. Cela peut sembler un long shot, dit Van Aelst, mais ce ne serait pas la première fois qu’un long shot en science devient le coup salvateur. Il suffit de regarder les recherches qui ont sauvé des millions de personnes de la pandémie actuelle. « À mon avis, la plupart des thérapeutiques proviennent de la recherche fondamentale », déclare Van Aelst. « Par exemple, la recherche sur les vaccins COVID-19 est le résultat de plus de 20 ans de travail sur les molécules d’ARNm. »

Source: CSHL