Des neuroscientifiques pensent avoir découvert une forme de communication neuronale jusqu’ici inconnue

neurone communication
| Alexandr Mitiuc/Adobe Stock

Des scientifiques pensent avoir identifié une forme de communication neuronale qui était inconnue jusqu’ici : cette forme de communication se propage à travers les tissus cérébraux et peut même se déplacer lorsqu’il y a une coupure nette du tissu cérébral, et ce, même si ces parties ont été sectionnées chirurgicalement (deux parties distinctes et non liées par le tissu même).

La découverte, faite en février 2019, offre de nouvelles perspectives sur la manière dont les neurones communiquent entre eux, et dans ce cas, via un processus mystérieux sans rapport avec les mécanismes conventionnellement compris aujourd’hui, tels que la transmission synaptique, le transport axonal (ou flux axoplasmique) et les jonctions communicantes (ou jonctions lacunaires).

Une nouvelle forme de communication dans le cerveau

Bien que les chercheurs n’aient pas encore compris le « pourquoi du comment » de cette découverte fascinante, « nous savons que cela semble être une toute nouvelle forme de communication dans le cerveau. Nous sommes donc très enthousiastes à ce sujet », a expliqué Dominique Durand, ingénieur neuronal et biomédical à l’Université Case Western Reserve.

Avant cette découverte, les scientifiques savaient déjà qu’il y avait encore de nombreuses choses à découvrir concernant la communication neuronale (autres que les connexions susmentionnées, qui sont déjà étudiées en détail), mais une telle découverte n’avait encore jamais eu lieu.

réseau neuronal neurone synapse connexion tube nanotube carbone
La transmission synaptique permet la transmission du message nerveux d’un neurone à l’autre, grâce aux synapses (image). La nature et le codage du message sont alors modifiés et une substance chimique, le neurotransmetteur, libérée en quantité plus ou moins importante, va assurer la transmission de l’information dans l’espace synaptique. Crédits : Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock

Par exemple, les chercheurs savent depuis des décennies que le cerveau présente des ondes d’oscillations neuronales. Certaines de ces ondes (lentes) apparaissent dans le cortex et l’hippocampe lorsque nous dormons, et seraient supposées jouer un rôle dans la consolidation de la mémoire. « La pertinence fonctionnelle de ce rythme de réseau lent découplé en entrée et en sortie reste un mystère », a expliqué le neuroscientifique Clayton Dickinson de l’Université de l’Alberta, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle recherche. « Mais c’est un problème qui sera probablement résolu par une élucidation des mécanismes cellulaires et intercellulaires qui en sont à l’origine », a ajouté Dickinson.

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C’est dans ce but que Durand et son équipe ont analysé une activité périodique lente in vitro, étudiant les ondes cérébrales dans des tranches d’hippocampe extraites de souris.

Les chercheurs ont ensuite découvert qu’une activité périodique lente pouvait générer des champs électriques qui à leur tour activent les cellules voisines, constituant une forme de communication neuronale sans transmission synaptique chimique ni jonctions lacunaires. « Nous connaissons ces ondes depuis longtemps, mais personne ne connaît leur fonction exacte et personne ne pensait qu’elles pourraient se propager spontanément », a déclaré Durand. « J’étudie l’hippocampe, qui n’est lui-même qu’une petite partie du cerveau, depuis 40 ans, et cela continue de me surprendre », a ajouté Durand.

De plus, cette activité neuronale peut être modulée (renforcée ou bloquée) en appliquant des champs électriques faibles, et pourrait être une forme analogique d’une autre méthode de communication cellulaire, appelée transmission éphaptique. Il s’agit d’une forme de communication au sein du système nerveux, distincte des systèmes de communication directe comme les synapses électriques et les synapses chimiques. Elle peut se référer au couplage de fibres nerveuses adjacentes causé par l’échange d’ions, ou à la suite de champs électriques locaux. Dans l’un ou l’autre cas, la transmission éphaptique peut influencer la synchronisation et le moment du déclenchement du potentiel d’action dans les neurones. À l’heure actuelle, les chercheurs pensent que la myélinisation inhibe les interactions éphaptiques.

Une première : une activation possible lorsque le tissu neuronal est sectionné

La découverte la plus importante faite par l’équipe de recherche a été de constater que ces champs électriques peuvent activer les neurones à travers une section complète dans le tissu cérébral (sectionné), lorsque les deux pièces restent à proximité physique. « Pour s’assurer que la tranche était bien complètement coupée, les deux morceaux de tissu ont été séparés puis rejoints, tandis qu’un espace clair a été observé au microscope chirurgical entre les deux morceaux », expliquent les auteurs dans leur article. « La lente activité périodique de l’hippocampe pourrait en effet générer un événement de l’autre côté d’une coupe totale, à travers toute la tranche », ont ajouté les chercheurs.

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Si vous vous dites que cela semble étrange, vous n’êtes pas seul(e). Le comité d’examen du Journal of Physiology (dans lequel la recherche a été publiée) a insisté auprès des chercheurs afin que ces derniers réitèrent leur expérience, et que la recherche ne serait publiée que si les résultats sont à nouveau concluants. Ce qui a été le cas. « Cette découverte fut une expérience époustouflante pour nous et pour tous les scientifiques à qui nous en avons parlé jusqu’à présent », a déclaré Durand. « Et jusqu’à présent, toutes les expériences que nous avons effectuées depuis la découverte pour la tester l’ont confirmée », ajoute-t-il.

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Bien entendu, à présent, il faudra encore effectuer de nombreuses recherches afin de déterminer si cette nouvelle forme étrange de communication neuronale a lieu dans le cerveau humain (sans parler du fait de découvrir la fonction exacte qu’elle remplit). « Bien qu’il reste à déterminer si les résultats sont pertinents pour les rythmes lents spontanés qui se produisent dans les tissus corticaux et hippocampiques in situ pendant le sommeil et les états de sommeil chez l’humain, ils devraient probablement nous apporter des réponses dans ce domaine », précise Dickson.

Sources : Journal of Physiology, Case Western Reserve University

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