Comment trouver son partenaire synaptique: des rencontres au hasard ou le fait d'un entremetteur ?

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Au cours du développement du système nerveux, plusieurs millions de neurones vont devoir se connecter entre eux en recherchant leurs partenaires synaptiques au sein d'un tissu extrêmement dense et hétérogène. L'équipe de Fabrice Ango à l'Institut de génomique fonctionnelle de Montpellier met en évidence pour la première fois l'existence d'un entremetteur moléculaire qui guide et participe à la formation des premiers contacts entre deux partenaires synaptiques. Cette étude est publiée dans la revue Neuron.

Synapse en pinceau entre la cellule en panier et la cellule de Purkinje dans le cervelet. La cellule en panier visualisée en cellule unique grâce à l'expression de la protéine fluorescente GFP innerve les cellules de Purkinje marquées par un anticorps anti-Calbindin (rouge) en formant la synapse en pinceau
© Fabrice Ango

Dans le système nerveux, le traitement de l'information repose sur des interactions complexes entre deux classes majeures de neurone. Les neurones principaux (majoritairement excitateurs) qui sont responsables du passage de l'information et les interneurones (majoritairement inhibiteurs) qui permettent un filtrage sélectif de ce transfert d'information. L'établissement de contacts synaptiques spécifiques entre ces deux types de neurones est donc critique pour le fonctionnement normal du cerveau.

La formation de ces contacts synaptiques est un processus complexe qui résulte de l'aboutissement d'une série d'étapes clés comprenant le guidage de l'axone vers sa cible, des mécanismes de reconnaissance cellulaire et subcellulaire et enfin la synaptogenèse. C'est en étudiant la formation de la synapse en « pinceau » entre les cellules en panier (interneurone) et la cellule de Purkinje (cellule principale), décrite par Ramon y Cajal il y a plus d'un siècle dans le cervelet, qu'une équipe de Fabrice Ango de l'Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF) de Montpellier a mis en lumière le rôle clé d'une protéine membranaire localisée au niveau de l'axone des cellules en panier dans l'établissement de cette synapse. Cette protéine appelée Neuropilin-1 (NRP1) joue un véritable rôle d'entremetteur entre ces deux partenaires synaptiques. En effet, elle va dans un premier temps guider l'axone en interagissant avec la protéine de guidage axonal Sema3A sécrétée par sa cellule cible. Dans un deuxième temps, elle va assurer la transition entre le guidage de l'axone et le contact avec la cible en interagissant avec la protéine d'adhésion d'adhérence Neurofascin-186 présente à la surface de la cellule de Purkinje.

Ces travaux montrent qu'une seule et même protéine contrôle deux étapes clés de la spécificité synaptique et ouvrent ainsi de nouvelles perspectives d'études pour une meilleure compréhension des mécanismes qui conduisent à la formation des réseaux neuronaux. Ils identifient également la première protéine entremetteuse de la spécificité/fidélité synaptique dans le cerveau des vertébrés.

PE
Pendesinialessandro

Bonjour

Pour rendre plus intelligible cet article un complément d’information pourrait s’avérer utile. En fait, pour résumer d’une façon concise, je dirais que les liens neurosynaptiques qui se forment dans notre encéphale, en partant de son développement, sont génétiquement déterminés. Cependant avec l’âge et l’expérience de l’individu, seules les connexions fonctionnelles se stabilisent tandis que d’autres se nécrosent. En somme, parmi tous les chemins neuronaux possibles entre deux circuits nerveux, le plus efficace est sélectionné, puis consolidé en vue d’une réutilisation ultérieure. Processus que le neurobiologiste J.P.Changeux qualifie d’épigenèse par stabilisation sélective des neurones et des synapses, connaît son apogée durant la prime enfance.

La partie la plus externe du cerveau, l’écorce (ou cortex) cérébrale est peu sensible à la dictature des gènes. En revanche, elle est constamment remodelée par l’histoire du sujet. Ses réseaux de neurones y sont instables, malléables, peu construits sous la commande des gènes, mais largement influencés par des facteurs extra et intra corporels qui assurent des régulations dites épigénétiques. A l’inverse, les régions plus profondes du cerveau –le cerveau basal- réagissent structurellement beaucoup moins aux sollicitations de l’environnement et aux diverses expériences du sujet. Ces régions restent stables, génétiquement spécifiées et d’origine évolutive ancienne. Un exemple de cette faculté d’adaptation est illustré par la possibilité pour une fonction perdue, lorsqu’un territoire cortical est lésé par exemple, d’être prise en charge par la région homologue de l’autre hémisphère.

N.B. : Le cerveau humain contient 86 milliards de neurones, dont chacun est relié à quelque 10.000 autres neurones, ce qui fait un total d’environ 1 million de milliards de connexions interneuronales. Notre génome ne contient que 3 milliards de bases environ, ce qui est totalement insuffisant pour déterminer un aussi grand nombre de connexions interneuronales, même dans le cas où, pas impossible, chaque base codant pour une connexion ! C’est la raison pour laquelle c’est l’acquis qui détermine les différences entre les humains (personnalités) ; son incidence serait de 90%, alors que l’inné n’inciderait que 10% ! ;)