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Posté par Isabelle le Vendredi 17/08/2018 à 12:00
La génétique du comportement de récompense

© FISHDOPA
Les systèmes de récompense sont au c?ur même du comportement humain, que l'on savoure un mets ou que l'on tombe amoureux. Les chercheurs, avec ce projet de l'UE, se sont penchés sur le cas du poisson-zèbre pour trouver les éléments de la base moléculaire également à l'origine du développement de nombreuses maladies neuropsychologiques.

Le système dopaminergique (DA) 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 constitue le...) antérieur 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 principalement à ouvrir et fermer la bouche et...) plusieurs rôles dans la fonction cérébrale, notamment la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) active, et est un déterminant clé du développement de la maladie de Parkinson (La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique affectant le système nerveux central responsable de troubles essentiellement moteurs d'évolution...). Il joue également un rôle important dans certaines conditions neuropsychologiques, et l'abus courant de drogues, comme l'alcool, exercent une influence via ce qu'on appelle le système de récompense dopaminergique.

S'appuyant sur les nouvelles technologies émergentes de l'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...) in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un organisme vivant, par opposition à in vitro ou ex vivo. Les essais...), sur l'optogénétique et des techniques transgéniques, l'équipe de FISHDOPA a étudié le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) complexe de neurones DA chez le Danio (Les Danio forment un genre de poisson familier des aquarophiles de la famille des Cyprinidae. Brachydanio (Weber et de Beaufort, 1916) est un synonyme invalide...) rerio, plus connu sous le nom de poisson-zèbre.

Les gènes impliqués dans l'apprentissage du comportement de récompense

La professeure Petronella Kettunen, coordonnatrice du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) FISHDOPA, explique comment les chercheurs ont analysé les régions du cerveau et les voies de signalisation cellulaires impliquées lorsque le système DA est activé et qu'il entraîne une modification du comportement. "Les résultats ont montré une activation (Activation peut faire référence à :) constante des populations neuronales DA dans deux zones du prosencéphale, appelées partie dorsale (Vd) et partie ventrale (Vv) du télencéphale ventral", explique la professeure Kettunen.

En utilisant la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à l'œil nu,...) à capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la...) laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...), ils ont ensuite recueilli des échantillons d'ARNm dans les régions Vd et Vv et après le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les nucléotides...) de nouvelle génération, l'équipe a pu voir quels gènes étaient exprimés lors de l'apprentissage du comportement de récompense. "Notre analyse bioinformatique préliminaire indique que si la Vd montre une régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) à la hausse des gènes associés à la signalisation dopaminergique avant l'apprentissage de récompense, la Vv montre une régulation à la hausse des gènes associés à l'apprentissage après l'apprentissage de la récompense," souligne la professeure Kettunen. Cela implique clairement que la Vd est importante pour le traitement de la récompense et la Vv pour l'apprentissage de la récompense.

L'implication des résultats de FISHDOPA pour l'apprentissage et la dépendance

FISHDOPA a développé un paradigme comportemental pour étudier le lien entre récompense et apprentissage pour comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent ce comportement. En outre, l'utilisation de la microscopie par capture laser pour découper et prélever des échantillons de petites région du cerveau du poisson-zèbre adulte préalablement sectionné, l'extraction de l'ARNm et le séquençage de nouvelle génération sur les échantillons prélevés constitue un nouveau protocole.

FISHDOPA a démontré qu'il était possible d'utiliser à la fois des larves et des poissons zèbres adultes, ce qui représente une première dans le domaine des comportements de récompense. Cela ouvre la voie à de futures recherches et mises en application dans les domaines importants de la neurotransmission, de l'apprentissage et de la dépendance. "Le plus important, c'est que nous ayons identifié différentes zones du cerveau impliquées dans le système de récompense," souligne la professeure Kettunen. "Nos données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) indiquent que les différentes régions du cerveau et les voies de signalisation sont solicités au cours de différents aspects du comportement."

Éliminer les obstacles dans les défis de la recherche comportementale

Pourtant à la pointe de la recherche dans le domaine des comportements liés aux récompenses, l'équipe FISHDOPA a relevé de nombreux défis. "Beaucoup de méthodes/outils manquaient et les informations disponibles étaient limitées notamment en ce qui concerne la fonction cérébrale chez le poisson (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le Bélier à l'est. Bien...). Par conséquent, nous avons dû développer ou affiner une grande partie des méthodes utilisées, y compris les tests comportementaux, l'évaluation des anticorps et des poissons transgéniques à disposition", explique la professeure Kettunen.

Un autre défi consistait à manipuler et suivre le comportement délicat et complexe impliqué dans l'apprentissage du poisson-zèbre en libre mouvement, et à étudier à quel moment au cours du développement le comportement de récompense se développe chez les larves. Comme le souligne la professeure Kettunen, "plus les animaux sont âgés, plus vous êtes restreint en tant que scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) par l'état d'avancement de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) disponible pour l'imagerie in vivo, par exemple."

Les étapes à venir pour l'application clinique du système DA

À l'avenir, l'accent sera mis sur l'étude de la fonction des nouveaux gènes découverts lors de la recherche sur le projet et l'extension des investigations aux cascades de gènes humains. "En plus de la dopamine, d'autres voies de signalisation impliquées dans l'apprentissage des récompenses peuvent être étudiées et cela pourra être testé pharmacologiquement ou génétiquement dans de futures expériences", souligne la professeure Kettunen.

La dérégulation du système dopaminergique est associée à plusieurs maladies et syndromes psychiatriques et neurologiques, comme la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) de Parkinson, la maladie d'Alzheimer, le TDAH et la dépression. En outre, la dopamine joue un rôle essentiel dans la dépendance. Comme le conclut la professeure Kettunen, "nous manquons encore de traitements efficaces et sûrs pour plusieurs de ces troubles liés au dysfonctionnement dopaminergique et de nouveaux outils développés dans FISHDOPA pourraient être d'une grande aide dans le processus de recherche de nouveaux traitements".

Pour plus d'information voir: FISHDOPA

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Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS
 
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