Les facteurs de croissance analogues à l’insuline (sphères IGF1/IGF2-cyan) sont libérés du compartiment postsynaptique d’une synapse pendant la plasticité. Pour comprendre comment IGF1 et IGF2 favorisent la formation de la mémoire, Tu et al. ont développé un biocapteur pour détecter l’activité du récepteur IGF1 lors de la plasticité synaptique, le processus cellulaire qui renforce les connexions entre les neurones lors de l’apprentissage. Ils ont découvert un mécanisme de signalisation autocrine spécifique à la région dans l’hippocampe qui favorise la croissance et la force des synapses. La perturbation de la signalisation IGF a altéré la plasticité, soulignant le rôle essentiel de la superfamille de l’insuline dans le maintien de la santé cognitive. Crédit: Illustration par Ella Maru Studios
Des scientifiques de l’Institut Max Planck ont découvert un mécanisme par lequel le insuline superfamille d’hormones, en particulier IGF1 et IGF2, sont produites et libérées localement par les neurones lors de la plasticité synaptique, favorisant la formation de la mémoire et la santé cognitive. Cette percée pourrait potentiellement guider les recherches futures dans la lutte contre le déclin cognitif et Alzheimer maladie.
La superfamille d’hormones de l’insuline, qui comprend l’insuline, le facteur de croissance analogue à l’insuline 1 (IGF1) et le facteur de croissance analogue à l’insuline 2 (IGF2), joue un rôle crucial non seulement dans la régulation de la glycémie, du métabolisme et de la croissance, mais aussi dans la promouvoir le développement et le fonctionnement sains du cerveau, en particulier l’apprentissage et la mémoire.
Ces hormones peuvent pénétrer dans le cerveau à partir du foie par la circulation sanguine ou être synthétisées directement dans les neurones et les cellules gliales du cerveau. Ils se lient à des récepteurs tels que le récepteur IGF1, activant des signaux qui modulent la croissance et l’activité des neurones. Une perturbation de cette voie de signalisation peut contribuer au déclin cognitif et à des maladies telles que la maladie d’Alzheimer.
Enquête sur IGF1 et IGF2 dans la santé du cerveau
Afin de comprendre comment IGF1 et IGF2 favorisent la santé du cerveau, les scientifiques ont exploré l’activation de cette voie de signalisation dans l’hippocampe, une région du cerveau cruciale pour l’apprentissage et la mémoire. Plus précisément, ils ont cherché à déterminer si la signalisation IGF était active pendant la plasticité synaptique, le processus cellulaire qui renforce les connexions entre les neurones pendant la formation de la mémoire et protège contre le déclin cognitif.
Utilisation d’un biocapteur pour détecter l’activité du récepteur IGF1
Pour faciliter cela, des scientifiques de l’Institut Max Planck ont développé un biocapteur pour détecter quand le récepteur IGF1 était actif. Cela leur a permis de visualiser l’activité de la voie de signalisation impliquée dans la plasticité. Lorsqu’un synapse était en cours de plasticité, les scientifiques ont observé que le récepteur IGF1 était activé de manière robuste dans la synapse de renforcement et les synapses voisines. Cette activation des récepteurs était essentielle pour la croissance et le renforcement synaptiques pendant la plasticité. Cependant, la provenance de l’IGF qui active le récepteur était inconnue.
Cependant, le Dr Xun Tu, chercheur principal et premier auteur de la publication scientifique, a décrit comment la possibilité de visualiser l’activation des récepteurs pendant la plasticité leur a donné un indice. « Le fait que l’activation du récepteur IGF soit localisée près de la synapse subissant la plasticité suggère que l’IGF1 ou l’IGF2 pourrait être produit dans les neurones de l’hippocampe et libéré localement pendant la plasticité », a-t-elle expliqué.
Exploration de la production et de la diffusion d’IGF1 et d’IGF2
Pour étudier cette hypothèse, les scientifiques ont testé si IGF1 et IGF2 étaient produits et pouvaient être libérés par les neurones de l’hippocampe. Fait intéressant, ils ont découvert une différence spécifique à la région dans la production d’IGF1 et d’IGF2. Un groupe de neurones de l’hippocampe, les neurones CA1, a produit IGF1 ; un autre groupe, les neurones CA3, a produit IGF2. Lorsque les neurones CA1 ou CA3 étaient activés d’une manière qui imitait la plasticité synaptique, l’IGF était libéré. Fait important, lorsque les scientifiques ont perturbé la capacité des neurones à produire de l’IGF, l’activation du récepteur IGF1 pendant la plasticité et la croissance et le renforcement synaptiques a été bloquée.
Importance des résultats
Le Dr Ryohei Yasuda, auteur principal de la publication et directeur scientifique de Max Planck, a résumé les résultats. « Ces travaux révèlent un mécanisme autocrine local dans les neurones, essentiel à la plasticité cérébrale. Lorsqu’une synapse subit une plasticité, l’IGF est libéré localement pour activer le récepteur IGF1 sur le même neurone. La perturbation de ce mécanisme altère la plasticité, soulignant son rôle essentiel dans le maintien de la santé cognitive.
Implications pour la recherche future
Cette découverte de ce nouveau mécanisme met en lumière la façon dont les souvenirs sont encodés dans le cerveau et souligne l’importance d’une étude plus approfondie sur la superfamille des hormones de l’insuline dans le cerveau. Les scientifiques espèrent que la compréhension du mécanisme par lequel les hormones IGF facilitent la plasticité cérébrale mènera à des recherches pour déterminer si le ciblage de cette voie de signalisation pourrait prévenir le déclin cognitif et combattre des maladies comme la maladie d’Alzheimer.
Cette recherche a été soutenue par la Fondation Louis D Srybnik Inc. et la Fondation pour l’art, la science et l’éducation Inc., la Instituts nationaux de la santé (Numéros de subvention : R35NS116804, DP1NS096787 et R01MH080047) et le Max Planck Florida Institute for Neuroscience. Ce contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des bailleurs de fonds.
