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Posté par Michel le Samedi 12/05/2012 à 00:00
Cerveau: fin d'une controverse sur la gliotransmission ?
Des chercheurs de l'Institut des neurosciences cellulaires et intégratives (INCI) du CNRS à Strasbourg viennent de montrer que les cellules astrogliales peuvent secréter du glutamate par exocytose, comme les neurones, et qu'elles utilisent ce mécanisme pour la régulation de leur volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale...) du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et...). Ces travaux, qui ont été publiés dans la revue Neuron et menés avec la collaboration d'autres laboratoires français, allemands et polonais (1), aideront à clore un débat de longue date sur l'importance du processus de « gliotransmission ».

Le bon fonctionnement du cerveau nécessite la coopération des neurones avec les cellules gliales, qui constituent la neuroglie. Cette « colle (Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse servant à lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être de même nature ou de...) neuronale » comprend différents types de cellules gliales, qui présentent chacune des morphologies et des fonctions spécifiques. Les oligodendrocytes forment par exemple une gaine isolante autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) des croissances neuronales, permettant ainsi une conduction rapide du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) électrique le long des nerfs. Les cellules microgliales surveillent l'état de santé du cerveau et combattent les agents pathogènes. Enfin, les cellules astrogliales représentent l'une des composantes de la barrière hémato-encéphalique, qui contrôle l'entrée des substances dans le cerveau. Elles entourent notamment les synapses, zones de contact spécialisées qui permettent la transmission de l'activité électrique entre deux neurones.


Figure: Sécrétion du glutamate (en rouge) par les cellules de Müller (en beige), un type de cellules astrogliales de la rétine qui est en contact avec l'ensemble des neurones rétiniens tels que les cellules ganglionnaires (en gris).
© Jens Grosche, Effigos AG 2012

Au cours des vingt dernières années, la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les...) a suggéré que les cellules astrogliales influencent l'activité neuronale par la sécrétion de molécules comme le glutamate, via un mécanisme dit « d'exocytose dépendante du calcium », qui est également utilisé par les neurones pour secréter les neurotransmetteurs. Au cours de ce processus, la molécule de sécrétion est concentrée dans des vésicules qui fusionnent avec la membrane plasmique après une augmentation locale et transitoire de la concentration intracellulaire en calcium. Ce concept de « gliotransmission », qui évoque la similarité du processus avec celui de « neurotransmission », est cependant très controversé et n'a encore jamais été clairement démontré.

Dans le dernier numéro de la revue Neuron, les chercheurs de l'INCI et leurs collaborateurs lèvent enfin le voile sur le mécanisme de sécrétion du glutamate par les cellules astrogliales et sur le rôle physiologique de ces sécrétions. Pour cela, ils ont mis au point (Graphie) une technique de mesure de la sécrétion cellulaire de glutamate ex vivo et ont établi une nouvelle lignée de souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais...) transgéniques permettant d'inhiber l'exocytose dans un type de cellules donné, grâce à l'expression contrôlée d'un fragment non-infectieux de la toxine botulique (La toxine botulique est une toxine sécrétée par Clostridium botulinum, la bactérie responsable du botulisme (toxi-infection alimentaire généralement...). Cette toxine (Une toxine est une substance toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Le Petit Larousse de 2009, toutefois, définit la toxine comme une « substance toxique élaborée par un organisme vivant...) détruit l'un des composants de la machinerie de l'exocytose dépendante du calcium. Son expression dans toutes les cellules provoque la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant...) de l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se...) tandis que son expression uniquement dans les neurones induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer...) l'inhibition de la transmission nerveuse.

Grâce à cet ensemble de nouveaux outils, ils ont pu tester l'importance de la gliotransmission au sein d'un tissu indispensable à la vision, la rétine. Cette fine couche de cellules photosensibles et de neurones tapisse l'arrière de l'oeil et codifie l'image perçue en signaux électriques. Sa fonction et sa morphologie peuvent facilement être analysées chez l'animal vivant. Les scientifiques ont démontré que les cellules gliales de la rétine, appelées « cellules de Müller », sécrètent du glutamate et que cette sécrétion est partiellement réduite en présence de la toxine botulique, confirmant ainsi l'hypothèse d'une exocytose dépendante du calcium. Ils ont aussi mis en évidence que cette exocytose du glutamate est nécessaire à la régulation du volume de cellules gliales, alors qu'elle n'est pas cruciale pour les fonctions de la rétine, telles que la codification en signaux électriques ou le contrôle de l'activité circadienne.

Cette étude démontre donc que les cellules gliales sont capables, comme les neurones, de sécréter du glutamate par un mécanisme d'exocytose. Elle révèle également le rôle jusque-là inconnu du glutamate dans la régulation du volume de cellules gliales, ouvrant ainsi la voie aux recherches portant sur la régulation des conditions oedémateuses.


Note:

(1) Ces travaux ont été réalisés en association avec l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de génétique et de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres...) moléculaire et cellulaire (CNRS/Inserm/Université de Strasbourg), le Chronobiotron et la Plateforme d’imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression...) in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la fécondation in vitro (FIV)....) de l’Institut fédératif de recherche en neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du système nerveux.) (CNRS/Inserm/Université de Strasbourg), le Centre d’analyses protéomique de Marseille (CAPM) du Centre de recherche en neurobiologie – neurophysiologie (La neurophysiologie est l'étude des fonctions du système nerveux, reposant sur tous les niveaux de description, du niveau moléculaire jusqu'au niveau le plus intégré des...) de Marseille (CNRS/Université d’Aix-Marseille), l’Académie des sciences de Pologne et les Universités de Leipzig et de Tübingen en Allemagne.


Référence:

Relevance of exocytotic glutamate release from retinal glia, Michal Slezak, Antje Grosche, Aurore Niemiec, Naoyuki Tanimoto, Thomas Pannicke, Thomas Münch, Britni Crocker, Philippe Isope, Wolfgang Härtig, Susanne Beck, Gesine Huber, Geraldine Ferracci, Martine Perraut, Michael Reber, Monique Miehe, Valérie Demais, Christian Lévêque, Daniel Metzger, Klaudia Szklarczyk, Ryszard Przewlocki, Mathias Seeliger, Dominique Sage-Ciocca, Johannes Hirrlinger, Andreas Reichenbach, Sophie Reibel, Frank W. Pfrieger, Neuron (2012), doi:10.1016/j.neuron.2012.03.027.


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Source: CNRS-INSB