Figure 1 : Une micrographie montrant un astrocyte marqué. Yukiko Goda et son équipe ont démontré comment les astrocytes jouent un rôle important dans le réglage des changements de l’activité neuronale qui permettent la formation de la mémoire. Crédit : 2022 RIKEN Center for Brain Science (Thomas Chater)
Les cellules cérébrales connues sous le nom d’astrocytes jouent un rôle important dans le réglage des changements de l’activité neuronale qui permettent le stockage des souvenirs.
Les neuroscientifiques du RIKEN ont découvert un mécanisme surprenant expliquant comment l’activité neuronale des souris est réglée de manière dynamique – avec une augmentation de la signalisation au niveau de certaines synapses, tandis que d’autres synapses se taisent – de manière à promouvoir le processus d’apprentissage et de formation de la mémoire.1. Cette découverte permet de mieux comprendre le rôle que jouent les cellules du cerveau appelées astrocytes dans la création de la mémoire.
Une équipe dirigée par Yukiko Goda, du Centre RIKEN des sciences du cerveau, a cherché à comprendre les processus neuronaux qui sous-tendent l’apprentissage et la formation de la mémoire. “L’un de nos principaux objectifs est de comprendre comment les forces des synapses individuelles sont fixées et modifiées de façon dynamique”, explique Mme Goda.
Dans une étude de 2016, l’équipe de Goda a utilisé des cultures cellulaires dérivées de cerveaux de rats pour étudier le comportement de systèmes simples dans lesquels plusieurs neurones d’entrée formaient des connexions synaptiques avec la dendrite d’un seul neurone récepteur. Ils ont déterminé que les astrocytes (figure 1) – une population très abondante de cellules qui jouent diverses fonctions de soutien essentielles dans le cerveau – facilitaient le renforcement des synapses actives, tout en affaiblissant les connexions synaptiques moins actives.
L’équipe a maintenant approfondi ce mécanisme de régulation. Elle s’est notamment intéressée au rôle des récepteurs du neurotransmetteur N-méthyl-D-aspartate (NMDA) dans l’hippocampe de la souris, la région du cerveau où se forment les souvenirs.
“Le NMDA est un composant bien établi de la signalisation neuronale dans l’hippocampe”, explique Goda. “Mais l’idée de récepteurs NMDA astrocytaires a suscité un certain scepticisme”. Néanmoins, les travaux antérieurs de son équipe ont apporté des preuves irréfutables que ces récepteurs sont directement impliqués dans le réglage des connexions entre neurones proches.
Dans la présente étude, Goda et ses collègues ont utilisé diverses interventions pour interférer sélectivement avec l’activité des récepteurs NMDA dans les astrocytes de souris. Ces traitements ont clairement affecté l’activité du côté présynaptique des synapses, en modulant les terminaisons des neurones d’entrée, plutôt que les dendrites des neurones qui ont reçu ces signaux. Par conséquent, l’activité synaptique entre les neurones d’entrée et les neurones récepteurs est devenue globalement plus uniforme, au lieu de se déplacer dynamiquement pour favoriser l’activité de certaines synapses par rapport à d’autres.
La modélisation mathématique, réalisée en collaboration avec l’équipe de Tomoki Fukai à l’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), a révélé que ces changements dans la fonction synaptique réduisaient considérablement la plasticité neuronale dans l’hippocampe, à savoir le renforcement sélectif des souvenirs par le renforcement et l’affaiblissement des synapses entre les neurones.
“Notre travail démontre que la signalisation astrocytaire contribue à assurer la large distribution des forces présynaptiques”, déclare Goda.
L’équipe tente maintenant de mieux comprendre l’organisation, l’activité et la distribution des récepteurs NMDA dans les astrocytes de l’hippocampe, et l’influence plus large de ces récepteurs non neuronaux sur le comportement animal. “Nous voulons découvrir si les souris dont les récepteurs NMDA des astrocytes sont altérés présentent une activité altérée du réseau hippocampique et, dans l’affirmative, si ces changements sont liés à l’apprentissage spatial et contextuel”, explique Goda.
Référence : “Les récepteurs Astrocyte GluN2C NMDA contrôlent les forces synaptiques basales des neurones pyramidaux CA1 de l’hippocampe dans le stratum radiatum” par Peter H Chipman, Chi Chung Alan Fung, Alejandra Pazo Fernandez, Abhilash Sawant, Angelo Tedoldi, Atsushi Kawai, Sunita Ghimire Gautam, Mizuki Kurosawa, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Tomoki Fukai et Yukiko Goda, 25 octobre 2021, eLife.
DOI : 10.7554/eLife.70818
