Des chercheurs de l’Université de Cologne ont découvert que les neurones musculaires dépresseurs des phasmes sont excités de manière unique selon un schéma rythmique, remettant en question la croyance selon laquelle tous les motoneurones sont activés de manière uniforme par des générateurs de schémas centraux. Cette découverte met en évidence le contrôle neuronal spécialisé requis pour stabiliser les mouvements de marche.
Une étude récente menée par des chercheurs de l’Université de Cologne a mis en lumière le fonctionnement rythmique des cellules nerveuses (neurones) qui régulent le mouvement des muscles des pattes des phasmes. L’équipe a découvert que les neurones responsables du déclenchement du muscle dépresseur de la jambe présentent un modèle d’activation rythmique, distinct des modèles d’activation des neurones associés aux autres muscles de la jambe.
Jusqu’à présent, on a supposé que tous ces motoneurones étaient activés de la même manière par les réseaux neuronaux centraux. L’étude a été publiée sous le titre « La transmission synaptique des réseaux centraux de génération de modèles vers les motoneurones des jambes d’un insecte ambulant est spécifique au pool de motoneurones » dans la revue Biologie actuelle.
Comprendre les générateurs de modèles centraux
L’équipe de recherche de l’UoC étudie les fondements neuronaux de la génération de mouvements chez les animaux, en particulier ceux qui sous-tendent les activités locomotrices telles que la marche. À cette fin, l’équipe dirigée par le professeur Ansgar Büschges analyse, entre autres arguments, les insectes, car les exigences du système nerveux en matière de génération et de contrôle des mouvements de marche sont très similaires dans le règne animal.
Chez de nombreux animaux, par exemple, il existe des réseaux dans le système nerveux central qui constituent la base de la génération de schémas d’activité rythmique pour de nombreuses formes de mouvements, qu’il s’agisse d’activités locomotrices rythmiques telles que courir, nager, ramper et voler ou d’activités végétatives. fonctions telles que la respiration.
Ces réseaux hautement spécialisés sont appelés générateurs de modèles centraux (CPG). Ils génèrent l’activité motrice rythmique des muscles pour le mouvement en interaction avec les informations provenant des organes sensoriels, les neurones appelés propriocepteurs ; les propriocepteurs signalent les mouvements et informent le système nerveux central. Dans le cas de la marche, ils se situent sur et dans les pattes de l’insecte.
Pour ce faire, les réseaux activent les motoneurones qui innervent les muscles. Jusqu’à présent, on supposait que ces CPG avaient la même influence sur tous les motoneurones qu’ils ciblent. Dans leur nouvelle étude, Angelina Ruthe, le Dr Charalampos Mantziaris et le professeur Büschges ont réfuté cette hypothèse concernant l’activité locomotrice des insectes.
Nouvelles connaissances issues de la recherche sur les phasmes
Dans leurs expériences, les scientifiques ont activé pharmacologiquement les CPG dans le système nerveux central du phasme Carausius morosus et ont étudié leur influence sur les motoneurones qui innervent les muscles de ses jambes. Ils ont constaté que tous les groupes de motoneurones des muscles des jambes, sauf un, reçoivent une commande identique des réseaux : des signaux inhibiteurs rythmiques des CPG. Seuls les motoneurones, qui innervent le muscle dépresseur de la jambe, sont contrôlés par une excitation phasique.
Il est intéressant de noter que le muscle abaisseur des pattes est précisément le muscle de l’insecte qui est responsable de la position des pattes lors de toute situation de marche, que l’animal monte ou descende horizontalement, au plafond ou sur une branche. « L’excitation rythmique et donc l’activation spécifique de ce pool de motoneurones par les CPG pourraient servir à garantir le timing exact de la contraction du muscle dépresseur et donc le début de la phase d’appui et sa stabilisation », a expliqué le professeur Büschges.
L’étude a été financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG).
