Des synapses électriques relient les neurones dans presque tous les cerveaux, mais on en sait peu sur elles. Une étude montre pour la première fois où se trouvent ces synapses spécifiques dans le cerveau de la drosophile et qu’elles influencent la fonction et la stabilité des cellules nerveuses. Crédit : MPI pour l’intelligence biologique, i.f. / Julia Kuhl
Les synapses électriques – omniprésentes et pourtant peu explorées.
Elles font partie du cerveau de presque toutes les espèces animales, et pourtant elles restent généralement invisibles, même au microscope électronique. “Les synapses électriques sont comme la matière noire du cerveau”, déclare Alexander Borst, directeur du MPI pour l’intelligence biologique, dans la fondation (i.f). Une équipe de son département s’est penchée sur cet élément du cerveau rarement exploré : Dans le cerveau de la drosophile, ils ont pu montrer que des synapses électriques se produisent dans presque toutes les zones du cerveau et qu’elles peuvent influencer la fonction et la stabilité des cellules nerveuses individuelles.
Les neurones communiquent par le biais de synapses, de petits points de contact au niveau desquels des messagers chimiques transmettent un stimulus d’une cellule à l’autre. Nous nous en souvenons peut-être depuis nos cours de biologie. Cependant, ce n’est pas toute l’histoire. Outre les synapses chimiques communément connues, il existe un deuxième type de synapse, peu connu : la synapse électrique. “Les synapses électriques sont beaucoup plus rares et sont difficiles à détecter avec les méthodes actuelles. C’est pourquoi elles n’ont guère fait l’objet de recherches jusqu’à présent”, explique Georg Ammer, qui est depuis longtemps fasciné par ces connexions cellulaires cachées. “Dans la plupart des cerveaux animaux, nous ne savons donc même pas des choses fondamentales, comme par exemple où se produisent exactement les synapses électriques ou comment elles influencent l’activité cérébrale.”
Une synapse électrique relie directement deux neurones, permettant au courant électrique que les neurones utilisent pour communiquer, de passer d’une cellule à l’autre sans détour. À l’exception des échinodermes, ce type particulier de synapse est présent dans le cerveau de toutes les espèces animales étudiées jusqu’à présent. “Les synapses électriques doivent donc avoir des fonctions importantes, mais nous ne savons pas lesquelles”, explique Georg Ammer.
Distribution dans le cerveau
Pour retrouver ces fonctions, Ammer et ses deux collègues, Renée Vieira et Sandra Fendl, ont étiqueté une importante protéine constitutive des synapses électriques. Dans le cerveau de drosophiles, ils ont ainsi pu montrer que les synapses électriques ne se produisent pas dans toutes les cellules nerveuses, mais dans presque toutes les zones du cerveau. En désactivant sélectivement les synapses électriques dans la zone de traitement visuel, les chercheurs ont pu montrer que la réaction des neurones concernés à certains stimuli est beaucoup plus faible. En outre, en l’absence de synapses électriques, certains types de cellules nerveuses sont devenus instables et ont commencé à osciller spontanément.
“Les résultats suggèrent que les synapses électriques sont importantes pour diverses fonctions cérébrales et peuvent jouer des rôles fonctionnels très différents, selon le type de neurone”, résume Ammer. “Ces synapses devraient donc également être intégrées dans les études sur le connectome”. Le connectome est une carte de tous les neurones et de leurs connexions dans un cerveau ou une zone cérébrale. Souvent, ces informations sont reconstruites à partir d’images de microscopie électronique – où les synapses électriques sont largement invisibles. La manière dont ces images peuvent être intégrées dans les études sur le connectome et les autres secrets que recèlent les synapses électriques doivent faire l’objet d’études complémentaires.
Référence : “Distribution anatomique et rôles fonctionnels des synapses électriques dans le connectome”. Drosophila“par Georg Ammer, Renée M. Vieira, Sandra Fendl et Alexander Borst, 5 avril 2022, Biologie courante.
DOI : 10.1016/j.cub.2022.03.040
