Les cellules du cerveau nommées en stars obtiennent enfin leur temps pour briller. Trois études distinctes, publiées le 15 mai Sciencemontrez que les astrocytes, autrefois considérés comme des cellules de soutien, façonnent puissamment le fonctionnement du cerveau.
Ces résultats – à partir du cerveau des mouches des fruits, du poisson zèbre et des souris – ouvrent de nouvelles possibilités de thérapies visant des maladies mentales telles que la dépression et la schizophrénie. Ils pourraient également conduire à une compréhension plus approfondie du fonctionnement des thérapies actuelles.
Les astrocytes étaient considérés comme des aides, aidant au travail de grognement dans le cerveau. Ces cellules en forme d'étoile nettoient les déchets entre les cellules nerveuses, servent de barrières qui empêchent les menaces nocives du cerveau et guident les cellules nerveuses pour se connecter les uns aux autres.
De plus, ces cellules sont partout. Les estimations varient, mais les astrocytes peuvent constituer environ 20% des cellules cérébrales, explique Kevin Guttenplan, co-auteur de l'une des nouvelles études et neuroscientifiques de l'Oregon Health and Science University à Portland. Les astrocytes se développent jusqu'à ce qu'ils rencontrent un autre astrocyte et forment des milliers de connexions avec d'autres cellules, «ce qui signifie que chaque millimètre carré du cerveau se trouve dans le domaine d'un astrocyte», explique Guttenplan.
Des découvertes récentes ont révélé que les rôles des astrocytes comprennent un travail plus sophistiqué: influencer les messages aux synapses, les connexions entre deux cellules nerveuses ou neurones et influencer les comportements. Mais la façon dont les astrocytes contribuaient à ces conversations neuronales n'était pas claire.
Contrairement aux neurones, les astrocytes ne génèrent pas des impulsions évidentes d'activité électrique. «Ils étaient considérés comme silencieux», explique le biologiste cellulaire et neuroscientifique Cagla Eroglu, un enquêteur de Howard Hughes Medical Institute à l'Université Duke. Ce silence a peut-être induit en erreur les scientifiques à croire que les astrocytes n'étaient pas importants pour envoyer des signaux. «En raison de la façon dont nous avons utilisé pour étudier la modulation neuronale dans le passé, nous avons peut-être négligé les contributions importantes des astrocytes», explique Eroglu.
Les nouveaux résultats, ainsi qu'un ensemble croissant de recherches, suggèrent que les astrocytes détectent des messages chimiques clés qui étaient couramment considérés comme destinés aux neurones et, en réponse, changent l'activité des neurones qui les entourent. Les astrocytes semblent agir comme des intermédiaires nécessaires qui ressentent les messages clés et les relayer aux cellules nerveuses au besoin.
Dans l'équivalent de la moelle épinière d'une mouche de fruits, par exemple, un signal chimique appelé tyramine modifie considérablement les astrocytes. La tyramine est un signal «prêter attention», permettant aux astrocytes de répondre à d'autres messages chimiques, y compris la dopamine, ont révélé les chercheurs. Sans le signal de tyramine, les astrocytes ne répondent pas à la dopamine et à d'autres messages.
L'existence de ce commutateur a été «magnifique», explique le co-auteur de l'étude Marc Freeman, également de l'Oregon Health and Science University. « Le fait qu'un signal d'excitation puisse empêcher un astrocyte d'ignorer tous ces majeurs neurotransmetteurs à tout écouter soudainement … il est époustouflant l'esprit lorsque vous pensez aux implications. »
La signalisation des astrocytes, d'autres expériences révélées, est profondément impliquée dans ce que Guttenplan appelle un comportement «maladroit» – retourner les fruits larvaires sur leur dos et voir combien de temps il leur faut pour retourner. Il compare la manœuvre à une personne qui essaie de rouler tout en étant fermée dans un sac de couchage. Cela semble trivial, mais «pour les larves, c'est un comportement de vie ou de mort».
Lorsque les scientifiques apportaient artificiellement les astrocytes à être sensibles à la dopamine, les larves étaient plus rapides pour se redresser. Et lorsque les astrocytes n'étaient pas capables de sentir la dopamine, les larves étaient plus lentes à retourner. «Il y a une spécificité à [astrocytes] être capable d'allumer et de désactiver les différents boutons », dit Guttenplan.« Il a des effets sur [neural] circuits ainsi que sur le comportement des animaux entiers. »
Des résultats similaires proviennent d'une étude sur le poisson zèbre larvaire, qui a révélé que les astrocytes pouvaient changer l'activité des cellules cérébrales et contrôler le comportement des animaux. Et encore plus de preuves proviennent de cellules cérébrales de souris, où les astrocytes ont senti la noradrénaline, la contrepartie des mammifères de la tyramine, puis le comportement des cellules nerveuses modifiées.
Ensemble, ces études offrent une vision plus holistique de la façon dont les informations peuvent se déplacer à travers le cerveau, dit Eroglu. «Vous avez besoin de l'intermédiaire des astrocytes. Ce n'est pas que les neurones ne sentent pas [the chemical signals]. Ils le font. Mais le cerveau n'est pas câblé de cette façon. C'est câblé d'une manière qu'il y a un intermédiaire astrocyte. »
Cette étape intermédiaire soulève toutes sortes de questions sur les médicaments couramment pensés pour cibler le comportement des neurones, tels que les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine, ou ISRS. Ces médicaments pourraient également travailler sur les astrocytes. Et étant donné la grande portée des astrocytes, c'est une possibilité intrigante, dit Guttenplan.
Comprendre pourquoi les cerveaux ont évolué pour inclure cette couche de surveillance des astrocytes est une grande question, dit Eroglu. «Il y a quelque chose de vraiment beau ici qui reste à comprendre.» Elle souligne un avertissement émis par son ancien conseiller, feu Ben Barres, un pionnier des cellules gliales à l'Université de Stanford: ignorer l'astrocyte est toujours une erreur.
