De nouvelles recherches ont révélé que tous les neurones dopaminergiques ne sont pas impliqués dans la signalisation de la récompense, avec un sous-type nouvellement identifié lié au mouvement plutôt qu’à la récompense. Cette découverte pourrait remodeler notre compréhension de la maladie de Parkinson, qui implique la perte de neurones dopaminergiques et des problèmes moteurs.
Des recherches récentes révèlent que les neurones dopaminergiques sont plus diversifiés qu’on ne le pensait
Dopamine : Ce n’est plus seulement pour les récompenses.
Dans une nouvelle étude dirigée par l’Université Northwestern, les scientifiques ont identifié et enregistré trois sous-types génétiques de neurones dopaminergiques dans la région du mésencéphale d’un modèle de souris.
Contrairement à la croyance largement acceptée selon laquelle les neurones dopaminergiques réagissent principalement, sinon exclusivement, aux récompenses ou aux signaux prédictifs de récompense, les chercheurs ont découvert que l’un de ces sous-types génétiques s’active en réponse aux mouvements corporels. Encore plus inattendu a été la découverte que ces neurones ne répondaient en aucune façon aux récompenses.
Non seulement cette découverte jette un nouvel éclairage sur la nature mystérieuse du cerveau, mais elle ouvre également de nouvelles voies de recherche pour mieux comprendre et potentiellement même traiter la maladie de Parkinson, qui se caractérise par la perte de neurones dopaminergiques mais affecte le système moteur.
L’étude vient d’être publiée dans la revue Neurosciences naturelles.
« Quand les gens pensent à la dopamine, ils pensent probablement aux signaux de récompense », a déclaré Daniel Dombeck de Northwestern, qui a codirigé l’étude. « Mais lorsque les neurones dopaminergiques meurent, les gens ont du mal à bouger. C’est ce qui se passe avec la maladie de Parkinson, et c’est un problème déroutant pour le domaine. Nous avons trouvé un sous-type qui est une signalisation motrice sans aucune réponse de récompense, et ils se trouvent juste là où les neurones dopaminergiques meurent pour la première fois dans la maladie de Parkinson. C’est juste un autre indice et indice qui semble suggérer qu’il existe un sous-type génétique plus susceptible de se dégrader avec le temps à mesure que les gens vieillissent.
Image microscopique d’un sous-type génétique de neurone dopaminergique qui affiche une activité corrélée à la locomotion mais aucune réponse aux récompenses. Crédit : Maite Azcorra et Zachary Gaertner/Northwestern University
« Ce sous-type génétique est corrélé à l’accélération », a ajouté Rajeshwar Awatramani de Northwestern, qui a codirigé l’étude avec Dombeck. « Chaque fois que la souris accélérait, nous voyions de l’activité, mais en revanche nous ne voyions pas d’activité en réponse à un stimulus gratifiant. Cela va à l’encontre du dogme de ce que la plupart des gens pensent que ces neurones devraient faire. Tous les neurones dopaminergiques ne répondent pas aux récompenses. C’est un grand changement pour le terrain. Et maintenant, nous avons trouvé une signature pour ce neurone dopaminergique qui ne montre pas de réponse de récompense.
Dombeck est professeur de neurobiologie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern. Awatramani est professeur John Eccles de neurologie à Université du nord-ouest École de médecine Feinberg. Les premiers auteurs de l’article sont Maite Azcorra et Zachary Gaertner, tous deux étudiants diplômés des laboratoires de Dombeck et d’Awatramani.
Signaux de conduite de moteur
Cette nouvelle découverte s’appuie sur une étude précédente du laboratoire de Dombeck, qui a trouvé une population de neurones dopaminergiques associés au mouvement chez la souris.
« À l’époque, nous pensions que ce n’était qu’une infime fraction de neurones », a déclaré Dombeck. « Et d’autres ont continué à supposer que tous les neurones dopaminergiques étaient toujours des neurones de récompense. Peut-être que certains d’entre eux avaient aussi des signaux moteurs.
Pour approfondir cette question, Dombeck s’est associé à Awatramani, qui a utilisé des outils génétiques pour isoler et étiqueter des populations de neurones en fonction de leur expression génique. À l’aide de ces informations, l’équipe de Dombeck a ensuite marqué des neurones dans le cerveau d’un modèle de souris génétiquement modifiée, qui a été généré au Northwestern Transgenic and Targeted Mutagenesis Lab, avec des capteurs fluorescents. Cela a permis aux chercheurs de voir quels neurones brillaient pendant le comportement, révélant finalement quels neurones contrôlent différentes fonctions spécifiques.
Dans les expériences, environ 30 % des neurones dopaminergiques ne brillaient que lorsque les souris bougeaient. Ces neurones étaient l’un des sous-types génétiques identifiés par l’équipe d’Awatramani. Les autres populations de neurones dopaminergiques ont répondu à des stimuli aversifs (provoquant une réponse d’évitement) ou à des récompenses.
La connexion Parkinson
Pendant des décennies, les chercheurs ont été déconcertés par les raisons pour lesquelles les patients atteints de la maladie de Parkinson perdent des neurones dopaminergiques mais ont des difficultés à bouger.
« Ce n’est pas comme si les personnes atteintes de la maladie de Parkinson ne perdaient leur envie d’être heureuses que parce que leur réponse dopaminergique était endommagée », a déclaré Dombeck. « Il se passe autre chose qui affecte la motricité. »
La nouvelle étude de Dombeck et Awatramani pourrait fournir la pièce manquante au puzzle.
Dans leurs travaux, les chercheurs ont noté que les neurones dopaminergiques corrélés à l’accélération chez la souris semblent se trouver au même endroit du mésencéphale que ceux qui ont tendance à mourir chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Mais les neurones dopaminergiques qui survivent sont corrélés à la décélération. La découverte conduit à une nouvelle hypothèse que Dombeck et Awatramani prévoient d’explorer à l’avenir.
« Nous nous demandons si ce n’est pas seulement la perte du signal de conduite automobile qui conduit à la maladie – mais la préservation du signal anti-mouvement qui est actif lorsque les animaux ralentissent », a déclaré Dombeck. «Ce pourrait être ce déséquilibre du signal qui renforce le signal pour arrêter de bouger. Cela pourrait expliquer certains des symptômes. Ce n’est pas seulement que les patients atteints de la maladie de Parkinson ne peuvent pas bouger. Il se pourrait aussi qu’ils soient poussés à arrêter de bouger.
« Nous essayons toujours de comprendre ce que tout cela signifie », a déclaré Awatramani. « Je dirais que c’est un point de départ. C’est une nouvelle façon de penser au cerveau dans la maladie de Parkinson.
L’étude a été financée par la Fondation Michael J. Fox pour la recherche sur la maladie de Parkinson, la Instituts nationaux de la santél’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux et l’Institut national des sciences médicales générales.
