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Un biologiste cellulaire étudie l'équilibre entre la flexibilité et la stabilité du cerveau

Andrea Gomez porte une blouse de laboratoire et des gants en nitrile bleus et se tient devant une hotte aspirante. Elle regarde un tube à essai qu'elle tient de la main gauche. Sa main droite tient ce qui semble être une pipette.

Les recherches de Gomez vont des plus petites choses – par exemple les minuscules conduits appelés synapses qui jaillissent entre les cellules nerveuses – aux grands changements de comportement. Cette curiosité à grande échelle est l’une de ses caractéristiques en tant que scientifique, explique Peter Scheiffele, neurobiologiste à l’Université de Bâle en Suisse et son ancien conseiller postdoctoral.

Il se souvient de l’époque où Gomez, qui étudiait le cerveau, s’est passionnée pour l’intestin. Elle a commencé à expérimenter l’idée que les instructions moléculaires pourraient aider à structurer l’intestin de la même manière qu’elles structurent le cerveau, mais ses travaux ont été interrompus par la COVID-19.

« Je ne vois pas cela comme une histoire d’échec », explique Scheiffele. « Je vois plutôt le contraire : une histoire d’enthousiasme authentique, de motivation et, à certains moments, d’un certain hasard, mais d’un hasard créatif. » C’est une histoire où l’on se dit : « Hé, c’est cool. J’ai vraiment envie de m’y intéresser et de voir s’il se passe quelque chose d’excitant », explique Scheiffele. « Pour moi, cela symbolise la façon dont elle aborde souvent la science. »

Scheiffele affirme que certains scientifiques ont une pensée linéaire et s'en tiennent à un plan rigide. Gomez est plutôt du genre « à aller de l'avant, à se lancer des défis, à relever un problème », ajoute-t-il. Elle est optimiste et dit : « Voyons voir. »

Cette énergie de « voyons » a amené Gomez à de nombreux changements importants dans ses orientations de recherche. En tant qu'étudiante de premier cycle à l'Université d'État du Colorado à Fort Collins, elle a étudié, entre autres, la mue des crustacés. Puis, en tant qu'étudiante diplômée à l'Université de New York, elle s'est finalement tournée vers le cerveau, étudiant la plasticité des connexions des cellules nerveuses.

Alors qu'elle travaillait dans le groupe de Scheiffele en tant que postdoctorante, elle et ses collègues ont fait une découverte surprenante sur la façon dont certaines synapses sont construites.

La découverte repose sur un processus appelé « épissage ». La machinerie cellulaire ne se contente pas de copier en continu et fidèlement les informations de l’ADN. Ces messages peuvent être coupés et recombinés, ou épissés, pour former de nouvelles versions de protéines. Ces messages épissés sont « des occasions pour que quelque chose soit différent », explique Gomez.

Il s'avère que, dans le cerveau des souris au moins, une version d'une protéine résultant d'un événement d'épissage affecte considérablement les synapses de certaines cellules nerveuses. Lorsque cette version de la protéine manquait, ces synapses n'étaient pas aussi réactives qu'elles auraient dû l'être, et les souris passaient de la curiosité à l'égard de nouveaux objets à leur évitement, ont rapporté les chercheurs en 2016 dans Science.

« Les résultats nous ont amenés, ainsi que de nombreux spécialistes du domaine, à réfléchir très différemment à l’effet de l’épissage sur le système nerveux », explique Scheiffele, co-auteur de l’étude. « Il ne s’agit pas d’une simple mise au point. Il peut s’agir d’un changement fondamental. »

Aujourd'hui, Gomez a un nouveau centre d'intérêt. Au lieu de s'intéresser à la manière dont les protéines internes permettent le changement, elle a commencé un projet sur une méthode externe fascinante pour modifier le cerveau : les drogues psychédéliques.

Les psychédéliques sont censés ouvrir des fenêtres de plasticité dans le cerveau d’une manière que les scientifiques ne comprennent pas entièrement. Gomez soupçonne que cette flexibilité pourrait émerger par le biais de l’épissage. Une seule dose de psilocybine a conduit à des milliers d’événements d’épissage dans le cerveau de souris qui n’auraient pas eu lieu sans la drogue, ont découvert Gomez et ses collègues lors de recherches préliminaires. « Pour moi, c’est un répertoire très riche pour découvrir de nouveaux mécanismes de plasticité », dit-elle, « et c’est vraiment mon objectif. »

Les effets des drogues psychédéliques sur le cerveau restent, dans l’ensemble, un mystère, explique Gordon Fishell, neurobiologiste du développement à la Harvard Medical School et au Broad Institute. « Tout ce qui affecte aussi profondément votre sens de soi, votre identité, votre conscience est fondamental pour la façon dont nous envisageons le fonctionnement du cerveau », dit-il.

D’autres changements post-psychédéliques abondent : il y a des changements dans l’activité des gènes et une réduction des structures rigides autour des cellules nerveuses qui ont été impliquées dans le stockage de la mémoire, appelées réseaux périneuronaux (SN: 20/10/15). Certains des changements les plus importants se produisent dans l’activité des cellules nerveuses dans une partie du cerveau qui gère la perception.

Gomez est originaire de Las Cruces, au Nouveau-Mexique, et fait partie de la tribu Laguna Pueblo. « J’ai entendu parler des psychédéliques avant de commencer à travailler sur ce sujet, du point de vue des autochtones, dès le lycée. » Peu après son arrivée à Berkeley et la mise en place de son nouveau laboratoire, un nouveau collègue a lancé l’idée de faire équipe pour étudier comment les psychédéliques rendent le cerveau plus flexible – un autre exemple de l’ouverture de Gomez au changement, qui dit : « Voyons voir. »

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