Les chercheurs ont identifié la voie génétique entre le cœur et le cerveau responsable de l’évanouissement, révélant une communication bidirectionnelle qui pourrait conduire à de nouveaux traitements pour les troubles liés à la syncope.
Les neurobiologistes ont découvert des neurones sensoriels qui régulent l’évanouissement, fournissant ainsi une base pour des traitements ciblés pour les troubles associés.
La syncope, communément appelée évanouissement, touche près de 40 % des personnes au moins une fois dans leur vie. Ces pertes de conscience transitoires peuvent être précipitées par divers déclencheurs tels que la douleur, la peur, la chaleur ou l’hyperventilation, et constituent une cause importante de visites aux urgences. Malgré leur prévalence, les mécanismes fondamentaux sous-jacents à la syncope sont restés largement énigmatiques.
Percée dans les voies génétiques
Publication d’un nouveau rapport dans NatureDes chercheurs de l’Université de Californie à San Diego, ainsi que des collègues du Scripps Research Institute et d’autres institutions, ont identifié pour la première fois la voie génétique entre le cœur et le cerveau liée à l’évanouissement.
L’une de leurs approches uniques consistait à considérer le cœur comme un organe sensoriel plutôt que comme le point de vue de longue date selon lequel le cerveau envoie des signaux et que le cœur suit simplement des directions. Le professeur adjoint Vineet Augustine de l’École des sciences biologiques, auteur principal de l’article, applique diverses approches pour mieux comprendre ces connexions neuronales entre le cœur et le cerveau.
Une image d’un cœur marqué par des neurones sensoriels vagaux. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature, des chercheurs de l’UC San Diego et leurs collègues ont découvert que ces neurones déclenchent des évanouissements, jetant ainsi les bases du traitement des troubles liés à l’évanouissement. Crédit : Augustine Lab, UC San Diego
« Ce que nous constatons, c’est que le cœur renvoie également des signaux au cerveau, ce qui peut modifier le fonctionnement cérébral », a déclaré Augustine. Les informations résultant de l’étude pourraient être pertinentes pour mieux comprendre et traiter divers troubles psychiatriques et neurologiques liés aux connexions cerveau-cœur, notent les chercheurs dans leur article. « Notre étude est la première démonstration complète d’un réflexe cardiaque génétiquement défini, qui récapitule fidèlement les caractéristiques de la syncope humaine aux niveaux physiologique, comportemental et du réseau neuronal. »
Étude sur le réflexe de Bezold-Jarisch
Augustine, avec Jonathan Lovelace, associé de recherche du personnel des sciences biologiques, et l’étudiant diplômé Jingrui Ma, les premiers auteurs de l’article, et leurs collègues ont étudié les mécanismes neuronaux liés au réflexe de Bezold-Jarisch (BJR), un réflexe cardiaque décrit pour la première fois en 1867. Pendant des décennies. les chercheurs ont émis l’hypothèse que le BJR, qui entraîne une réduction de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle et de la respiration, pourrait être associé à des évanouissements. Mais les informations manquaient pour prouver cette idée, car les voies neuronales impliquées dans le réflexe n’étaient pas bien connues.
Des chercheurs de l’UC San Diego et des institutions collaboratrices ont mis en évidence l’immense diaphonie entre le cœur et le système nerveux. La vidéo montre un ralentissement spectaculaire de l’activité cardiaque avec la stimulation des neurones sensoriels vagaux, qui déclenchent des évanouissements. Crédit : Augustine Lab, UC San Diego
Les chercheurs se sont concentrés sur la génétique derrière un groupe sensoriel connu sous le nom de ganglions noueux, qui font partie des nerfs vagues qui transportent les signaux entre le cerveau et les organes viscéraux, y compris le cœur. Plus précisément, les neurones sensoriels vagaux, ou VSN, projettent des signaux vers le tronc cérébral et seraient associés au BJR et à l’évanouissement. Dans leur recherche d’une nouvelle voie neuronale, ils ont découvert que les VSN exprimant le récepteur Y2 du neuropeptide Y (connu sous le nom de NPY2R) sont étroitement liés aux réponses bien connues du BJR.
Études et résultats optogénétiques
En étudiant cette voie chez la souris, les chercheurs ont été surpris de constater que lorsqu’ils déclenchaient de manière proactive les VSN NPY2R à l’aide de l’optogénétique, une méthode de stimulation et de contrôle des neurones, les souris qui se déplaçaient librement s’évanouissaient immédiatement. Au cours de ces épisodes, ils ont enregistré des milliers de neurones dans le cerveau des souris, ainsi que l’activité cardiaque et les modifications des traits du visage, notamment le diamètre de la pupille et les fouettements.
Ils employaient également apprentissage automatique de plusieurs manières pour analyser les données et identifier les caractéristiques intéressantes. Une fois les neurones NPY2R activés, ont-ils découvert, les souris présentaient une dilatation rapide des pupilles et le classique « roulement des yeux » observé lors d’un évanouissement humain, ainsi qu’une suppression de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle et du rythme respiratoire. Ils ont également mesuré la réduction du flux sanguin vers le cerveau, un domaine de collaboration avec le laboratoire du professeur David Kleinfeld des départements de neurobiologie et de physique de l’UC San Diego.
« Nous avons été époustouflés lorsque nous avons vu leurs yeux se révulser au même moment où l’activité cérébrale diminuait rapidement », ont rapporté les chercheurs dans un résumé de l’article. « Puis, après quelques secondes, l’activité cérébrale et le mouvement sont revenus. C’était notre moment eurêka.
Des tests plus approfondis ont montré que lorsque les VSN NPY2R étaient retirés des souris, le BJR et les évanouissements disparaissaient. Des études antérieures ont montré que les évanouissements sont causés par une réduction du flux sanguin cérébral, ce que la nouvelle étude a également constaté, mais les nouvelles preuves indiquent que l’activité cérébrale elle-même pourrait jouer un rôle important. Les résultats impliquent donc l’activation des VSN nouvellement identifiés génétiquement et de leurs voies neuronales, non seulement avec le BJR, mais de manière plus centrale dans la physiologie animale globale, dans certains réseaux cérébraux et même dans le comportement.
Implications et recherches futures
De telles découvertes étaient difficiles à déterminer auparavant, car les neuroscientifiques étudient le cerveau et les cardiologues étudient le cœur, mais beaucoup le font indépendamment les uns des autres. « Les neuroscientifiques pensent traditionnellement que le corps suit simplement le cerveau, mais il devient désormais très clair que le corps envoie des signaux au cerveau et que celui-ci change ensuite de fonction », a déclaré Augustine.
Grâce à leurs découvertes, les chercheurs souhaitent continuer à suivre les conditions précises dans lesquelles les neurones sensoriels vagaux entrent en action.
« Nous espérons également examiner de plus près le flux sanguin cérébral et les voies neuronales dans le cerveau au moment de la syncope, afin de mieux comprendre cette condition courante mais mystérieuse », notent-ils.
Ils espèrent également utiliser leurs recherches comme modèle pour développer des traitements ciblés contre les affections associées aux évanouissements.
L’étude a été financée par l’UC San Diego, le Scripps Research Institute, la Helen Dorris Foundation, le Instituts nationaux de la santéle prix d’indépendance précoce de l’American Heart Association, la Fondation Mallinckrodt, la bourse Dorris, la bourse Dorris-Skaggs et la bourse de la Fondation Shurl et Kay Curci.
