Une étude révolutionnaire révèle une voie directe entre les noyaux gris centraux du cerveau et le cervelet, impliqués dans l’apprentissage moteur. Cette connexion pourrait remodeler notre compréhension des fonctions cérébrales et éclairer de nouveaux traitements pour des troubles comme la maladie de Parkinson. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs affirment qu’une région du cerveau, le cervelet, pourrait avoir plus d’influence sur ces neurones dopaminergiques qu’on ne le pense.
Nouveaux résultats publiés aujourd’hui (25 janvier) dans la revue Nature Neurosciences ont mis en lumière un chemin mystérieux entre le centre de récompense du cerveau qui est essentiel à la façon dont nous formons nos habitudes, connu sous le nom de noyaux gris centraux, et une autre région anatomiquement distincte où résident près des trois quarts des neurones du cerveau et aident à l’apprentissage moteur, connu sous le nom de cervelet.
Les chercheurs affirment que le lien entre les deux régions modifie potentiellement notre vision fondamentale de la façon dont le cerveau traite les mouvements volontaires et l’apprentissage conditionné, et pourrait donner un nouvel aperçu des mécanismes neuronaux sous-jacents à la dépendance et aux maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson.
Explorer des connexions neuronales inexplorées
« Nous explorons une communication directe entre deux composants majeurs du système de mouvement de notre cerveau, absente des manuels de neurosciences. On pense traditionnellement que ces systèmes fonctionnent de manière indépendante », a déclaré Farzan Nadim, président du département des sciences biologiques du NJIT, dont les recherches en collaboration avec le laboratoire Khodakhah de l’Albert Einstein College of Medicine sont financées par le Instituts nationaux de la santé.
« Cette voie est physiologiquement fonctionnelle et affecte potentiellement nos comportements au quotidien. »
Bien que les deux structures sous-corticales soient connues depuis longtemps pour leurs rôles distincts dans la coordination des mouvements à travers le cortex cérébral, elles sont également essentielles à l’apprentissage conditionné et à la correction d’erreurs.
Les noyaux gris centraux, un groupe de noyaux du mésencéphale que Nadim décrit comme le « système de go-no-go du cerveau » pour déterminer si nous initions ou supprimons un mouvement, sont également impliqués dans l’apprentissage basé sur la récompense du comportement déclenché par la libération de dopamine.
« C’est le système d’apprentissage qui favorise un comportement motivé, comme étudier pour obtenir une bonne note. C’est également détourné dans les cas de dépendance », a déclaré Nadim, co-auteur de l’étude. « D’un autre côté, chaque comportement que nous apprenons – qu’il s’agisse de frapper une balle de baseball ou de jouer du violon – cet apprentissage moteur se produit dans le cervelet, à l’arrière du cerveau. C’est la machine d’optimisation de votre cerveau.
Cependant, les dernières recherches de l’équipe suggèrent que le cervelet pourrait être impliqué dans les deux cas.
Implications pour les troubles du mouvement et les troubles cognitifs
Dans leur étude, Nadim et ses collaborateurs affirment avoir rapporté la première preuve directe que les deux systèmes sont étroitement liés – montrant que le cervelet module les niveaux de dopamine des noyaux gris centraux qui influencent l’initiation du mouvement, la vigueur du mouvement et le traitement des récompenses.
«Cette connexion commence au cervelet et va aux neurones du mésencéphale qui fournissent de la dopamine aux noyaux gris centraux, appelés substantia nigra pars compacta. …. Nous avons des enregistrements cérébraux montrant que ce signal est suffisamment fort pour activer la libération de dopamine au sein des noyaux gris centraux », a expliqué Nadim. « Ce circuit pourrait jouer un rôle en reliant le cervelet aux dysfonctionnements moteurs et non moteurs. »
L’équipe cherche à identifier exactement l’endroit où les projections cérébelleuses vers le système dopaminergique proviennent au niveau des noyaux, une étape clé pour savoir si la fonction de cette voie peut être manipulée, a déclaré Nadim.
Cependant, les découvertes de l’équipe jusqu’à présent pourraient avoir des implications en matière de recherche sur les maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson, qui est associée à la mort des neurones producteurs de dopamine dans la substance noire.
« Cette voie semble très importante pour notre vigueur de mouvement et la vitesse de nos processus cognitifs. Les patients atteints de la maladie de Parkinson souffrent non seulement d’une suppression des mouvements, mais aussi d’apathie dans certains cas », a déclaré Nadim. « L’emplacement du cervelet à l’arrière du cerveau en fait une cible beaucoup plus facile pour de nouvelles techniques thérapeutiques, telles que la stimulation transmagnétique non invasive ou par courant continu.
« Puisque nous avons montré que le cervelet excite directement les neurones dopaminergiques de la substance noire, nous pourrions maintenant utiliser des modèles murins pour la maladie de Parkinson afin d’explorer de telles techniques afin de voir si cela relance l’activité de ces neurones et soulage les symptômes de la maladie. »
