Des scientifiques découvrent un nouveau mécanisme d’oubli dans les neurones du cerveau qui pourrait éclairer le traitement de la maladie de Parkinson

Des chercheurs de Northwestern Medicine ont découvert une nouvelle façon dont les neurones du cerveau « oublient » les associations qui aident à guider le comportement et les habitudes, selon une étude publiée dans Rapports de cellules.

En plus de faire la lumière sur les mécanismes fondamentaux du cerveau, ces résultats pourraient également s’avérer utiles dans le traitement de la maladie de Parkinson, a déclaré D. James Surmeier, Ph.D., professeur Nathan Smith Davis et président du département de neurosciences, qui était l’auteur principal de l’étude.

Dans l’étude, Surmeier et une équipe de scientifiques de Northwestern Medicine ont cherché à comprendre comment les neurones de projection épineux – les principaux neurones du striatum, un élément clé du circuit cérébral contrôlant la prise de décision – sont affectés par la plasticité neuronale, qui est essentielle à la capacité du cerveau à changer et à s’adapter au fil du temps en réponse aux expériences de la vie.

« Il y a quelques années, nous avons découvert une nouvelle forme de dépression synaptique à long terme dans les neurones de projection épineux, déclenchée par un messager gazeux appelé oxyde nitrique », explique Surmeier. « La couche est l’un des rares endroits du cerveau qui présente des niveaux très élevés de molécules de signalisation qui répondent à l’oxyde nitrique. Nous voulions mieux comprendre le rôle que cette forme de plasticité jouait dans le contrôle du comportement. »

Les chercheurs ont d’abord étudié une étape précoce de la cascade biochimique déclenchée par l’oxyde nitrique : le métabolisme du guanosine monophosphate cyclique (GMPc). Ils ont découvert que le GMPc dans les neurones à projection épineuse était dégradé par une enzyme (PDE1) qui était activée lorsque les neurones étaient actifs et laissaient entrer le calcium.

Ils ont ensuite découvert que la PDE1 activant le calcium passait par un type spécifique de canal membranaire (Ca_v1.3 canal). Cela signifie que la dépression à long terme des synapses déclenchée par l’oxyde nitrique était bloquée dans les parties du neurone qui traitaient activement l’information, contrairement aux parties qui étaient inactives.

Cette découverte révèle comment les neurones de projection épineuse striataux fonctionnent sur une base « utilisez-les ou perdez-les », affaiblissant les synapses qui n’étaient pas activement impliquées dans le contrôle du comportement, a déclaré Surmeier.

« Toutes les formes de plasticité synaptique couramment décrites dépendent de l’activité », a déclaré Surmeier. « À notre connaissance, personne n’a décrit une forme de plasticité synaptique rendue possible par l’inactivité à des endroits spécifiques d’un neurone. »

Ensuite, les chercheurs ont cherché à comprendre ce type de dépression synaptique dans le contexte de la maladie de Parkinson.

Dans un modèle murin de la maladie de Parkinson, les chercheurs ont observé que la signalisation de l’oxyde nitrique et la dépression synaptique qu’elle contrôlait étaient considérablement diminuées. Cependant, en rééquilibrant les niveaux de deux neurotransmetteurs perturbés dans la maladie de Parkinson, la dopamine et l’acétylcholine, les chercheurs ont pu restaurer la signalisation de l’oxyde nitrique et cette forme de plasticité synaptique, selon les résultats.

Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires, les résultats suggèrent que la dépression synaptique dépendante de l’oxyde nitrique pourrait être une cible thérapeutique potentielle pour la maladie de Parkinson, a déclaré Surmeier.

« Nous avons découvert que la production d’oxyde nitrique dépendait du rétablissement d’un équilibre entre les signaux dopaminergiques et cholinergiques », a déclaré Surmeier. « La question est maintenant de savoir comment le rétablissement de la signalisation de l’oxyde nitrique pourrait résoudre les problèmes du striatum des patients atteints de la maladie de Parkinson. »

À l’avenir, Surmeier et ses collaborateurs continueront d’étudier les mécanismes de la plasticité neuronale en utilisant des techniques de pointe, a-t-il déclaré.

« L’une des choses qui nous enthousiasme particulièrement est que les outils dont nous disposons pour surveiller et manipuler les circuits cérébraux se sont rapidement développés, approfondissant notre compréhension de la façon dont la maladie de Parkinson affecte le cerveau et nous donnant des stratégies pour inverser les changements dans les circuits qui provoquent les symptômes », a-t-il déclaré.

« Nous sommes également enthousiasmés par les nouveaux outils de manipulation de la signalisation de l’oxyde nitrique développés par le laboratoire Silverman ici à NU. »