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Posté par Adrien le Dimanche 27/03/2016 à 12:00
L'organisation fonctionnelle stéréotypée des réseaux neuronaux du cervelet révélée
L'exploration de la cartographie des connexions synaptiques dans le cortex cérébelleux par des chercheurs de l'Institut des neurosciences cellulaires et intégratives, met en évidence une organisation fonctionnelle des réseaux neuronaux conservée d'animaux en animaux, mais modifiable à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) moment en fonction de la demande. Ces réseaux permettent à des zones distantes du cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) cérébelleux de communiquer entre elles et de s'associer de façon dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :). Ces travaux publiés dans la revue eLife, conduisent à formuler de nouvelles hypothèses expliquant comment le cervelet (Sur le plan anatomique le cervelet se compose de trois parties, le vermis (ou lobe moyen du cervelet) et deux lobes symétriques latéraux. Le cervelet se situe dans la fosse postérieure sous la...) traite et combine les informations essentielles à la coordination de la motricité.


Figure 1: Tranche de cervelet 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...), Les cellules de Purkinje sont marquées. en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et identifient les frontières de modules. En vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil...), les cellules de Golgi expriment la GFP, une protéine fluorescente.
© Jean-Luc Dupont (DuPont, de son nom complet E.I. du Pont de Nemours et compagnie, est une entreprise américaine, fondée en juillet 1802 à Wilmington, dans le Delaware, par Eleuthère Irénée du Pont de Nemours.)

Le cervelet est une petite structure qui malgré son faible 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.) n'en réunit pas moins de la moitié des neurones de l'encéphale. Il joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) un rôle majeur dans le contrôle de la posture (En posturologie, la posture est l'élaboration et le maintien actif de la configuration des différents segments du corps dans l'espace, elle exprime la manière...), l'équilibre, l'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles, par l'observation, l'imitation,...) des mouvements volontaires et certaines fonctions cognitives. Il contrôle notamment l'organisation (Une organisation est) temporelle de l'activation (Activation peut faire référence à :) des différentes unités motrices pendant nos mouvements complexes tels que lancer une balle ou jouer du piano. Son action consiste par exemple à corriger les perturbations qui surviennent au cours de l'exécution des tâches, grâce à la prédiction du retour sensoriel généré par le mouvement et à sa comparaison avec les informations sensorielles effectivement reçues. Cette anticipation (Au sens général du terme, une anticipation correspond à une phase où sont développées des idées qui n’apparaîtront effectives —...) du mouvement permet la détection des erreurs et ainsi la réalisation de mouvements précis.

De multiples informations sensorielles et motrices arrivent au cortex cérébelleux selon une organisation anatomique modulaire à peu près connue, constituant des zones de traitement de l'information pour une petite zone du corps. Une partie des informations est apportée directement aux cellules de Purkinje par les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) grimpantes selon une topographie modulaire stricte tandis que les autres informations sont apportées au cortex cérebelleux via les fibres moussues qui contactent les cellules granulaires. Les cellules granulaires sont anatomiquement connectées à plusieurs milliers de cellules de Purkinje ce qui permet de distribuer les informations reçues dans une large portion du cortex à travers un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de modules anatomiques. Ainsi, le cortex cérébelleux semble construit pour combiner des informations de plusieurs modalités sensorielles ou motrices arrivant dans des modules très distants. Cependant, aucune donnée fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent...) à l'échelle des connexions synaptiques ne suggérait que ce soit bien le cas.


Figure 2: Les informations sensorielles et motrices des différentes régions du corps (de l'oreille (L'oreille est l'organe qui sert à capter le son et est donc le siège du sens de l'ouïe, mais elle joue également un rôle important dans l'équilibre. Le mot peut référer au système entier, l'appareil...) ou visuelles dans le schéma) sont acheminées via les fibres moussues (en vert) jusqu'au cortex cérébelleux dans des modules spécifiques (identifiés par des cylindres rouge et gris). Ces informations sont relayées par les cellules granulaires (en rouge) qui vont contacter des cellules de Purkinje (en orange et marron) de plusieurs modules parfois très distants. L'organisation fonctionnelle des synapses entre les cellules granulaire et les cellules de Purkinje (olives rouge quand elles sont efficaces, olive blanche quand elles sont silencieuses) permet de créer des liens de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) forts entre des modules distants qui vont pouvoir se coordonner. Cette organisation fonctionnelle est conservée d'animaux en animaux, mais peut être modifiée si besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et...).
© Philippe Isope

En se repérant sur les cartes d'expression de marqueurs anatomiques des entrées cérébelleuses et en utilisant une technique de photo-stimulation automatisée, des chercheurs de 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.) des 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...) cellulaires et intégratives à Strasbourg, ont réalisé une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support...) fonctionnelle des connexions synaptiques des cellules granulaires avec les autres types cellulaires dans une petite région du cortex cérébelleux. Ils ont ainsi découvert que les cellules granulaires d'une région donnée activent spécifiquement certains groupes de cellules de Purkinje situées à proximité d'eux ou bien à une grande distance. Dans la région étudiée du cervelet, les chercheurs ont retrouvé la même organisation fonctionnelle chez tous les animaux étudiés. Il ne s'agit pas d'une carte figée car elle peut-être modifiée (extinction ou apparition de sites fonctionnels) en appliquant des protocoles de stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel...) spécifiques. Ces résultats montrent que le cortex traite et stocke des informations pouvant entrer dans le cortex dans des régions très distantes. Cette capacité à associer des modules fonctionnels permettrait d'expliquer, par exemple, comment le cervelet coordonne les différentes unités motrices lors de l'exécution de mouvements complexes.

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Source: CNRS-INSB