De nouvelles recherches démontrent que la moelle épinière peut apprendre et se souvenir de manière indépendante des mouvements, remettant en question les visions traditionnelles de son rôle et améliorant potentiellement les stratégies de réadaptation pour les patients atteints de lésions médullaires.
De nouvelles recherches révèlent que les neurones de la moelle épinière possèdent la capacité d'apprendre et de conserver des informations indépendamment du cerveau.
La moelle épinière est souvent décrite comme un simple canal de transmission des signaux entre le cerveau et le corps. Cependant, la moelle épinière peut réellement apprendre et mémoriser les mouvements par elle-même.
Une équipe de chercheurs du Neuro-Electronics Research Flanders (NERF), basé à Louvain, détaille comment deux populations neuronales différentes permettent à la moelle épinière de s'adapter et de rappeler les comportements appris d'une manière totalement indépendante du cerveau. Ces découvertes remarquables, publiées dans la revue Science, apportent un nouvel éclairage sur la manière dont les circuits spinaux pourraient contribuer à la maîtrise et à l'automatisation du mouvement. Ces découvertes pourraient s’avérer pertinentes pour la réadaptation des personnes souffrant de lésions de la colonne vertébrale.
L'étonnante plasticité de la moelle épinière
La moelle épinière module et affine nos actions et nos mouvements en intégrant différentes sources d’informations sensorielles, et ce sans intervention du cerveau. De plus, les cellules nerveuses de la moelle épinière peuvent apprendre à ajuster diverses tâches de manière autonome, moyennant une pratique répétitive suffisante. Cependant, la façon dont la moelle épinière atteint cette plasticité remarquable intrigue les neuroscientifiques depuis des décennies.
L’une de ces neuroscientifiques est le professeur Aya Takeoka. Son équipe de Neuro-Electronics Research Flanders (NERF, un institut de recherche soutenu par l'IMEC, la KU Leuven et le VIB) étudie comment la moelle épinière se remet de blessures en explorant comment les connexions nerveuses sont câblées, comment elles fonctionnent et changent lorsque nous apprenons. de nouveaux mouvements.
« Bien que nous ayons des preuves d' »apprentissage » au sein de la moelle épinière à partir d'expériences remontant au début du 20e siècle, la question de savoir quels neurones sont impliqués et comment ils codent cette expérience d'apprentissage est restée sans réponse », explique le professeur Takeoka. .
Une partie du problème réside dans la difficulté de mesurer directement l’activité des neurones individuels de la moelle épinière chez les animaux qui ne sont pas sous sédation mais qui sont éveillés et en mouvement. L'équipe de Takeoka a tiré parti d'un modèle dans lequel les animaux entraînent des mouvements spécifiques en quelques minutes. Ce faisant, l’équipe a découvert un mécanisme d’apprentissage de la moelle épinière spécifique au type cellulaire.
Deux types de cellules neuronales spécifiques
Pour vérifier comment la moelle épinière apprend, le doctorant Simon Lavaud et ses collègues du laboratoire Takeoka ont construit un dispositif expérimental pour mesurer les changements de mouvement chez la souris, inspiré des méthodes utilisées dans les études sur les insectes. « Nous avons évalué la contribution de six populations neuronales différentes et identifié deux groupes de neurones, un dorsal et un ventral, qui assurent l'apprentissage moteur. »
«Ces deux ensembles de neurones se relaient», explique Lavaud. « Les neurones dorsaux aident la moelle épinière à apprendre un nouveau mouvement, tandis que les neurones ventraux l'aident à se souvenir et à effectuer le mouvement plus tard. »
« On peut comparer cela à une course de relais au sein de la moelle épinière. Les neurones dorsaux agissent comme les premiers coureurs, transmettant les informations sensorielles essentielles à l’apprentissage. Ensuite, les cellules ventrales prennent le relais, garantissant que le mouvement appris est mémorisé et exécuté en douceur.
Apprentissage et mémoire en dehors du cerveau
Les résultats détaillés, publiés dans Science, illustrent que l'activité neuronale de la moelle épinière ressemble à divers types classiques d'apprentissage et de mémoire. Il sera crucial de mieux comprendre ces mécanismes d'apprentissage, car ils contribuent probablement à différentes manières d'apprendre et d'automatiser le mouvement, et pourraient également être pertinents dans le contexte de la rééducation, explique le professeur Aya Takeoka : « Les circuits que nous avons décrits pourraient fournir les moyens pour que la moelle épinière contribue à l’apprentissage du mouvement et à la mémoire motrice à long terme, qui nous aident tous deux à bouger, non seulement en bonne santé, mais surtout pendant la convalescence après une blessure au cerveau ou à la moelle épinière.
La recherche (équipe) a été soutenue par la Research Foundation Flanders (FWO), Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), une bourse de doctorat Taiwan-KU Leuven (P1040) et la Wings for Life Spinal Cord Research Foundation.
