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Chirurgie neuronale

Des chercheurs ont conçu un outil moléculaire pour moduler de façon sélective les connexions entre certains neurones

Par : Jean Hamann
Cette image montre l'affinité de la protéine FingR pour certaines protéines localisées dans les synapses des dendrites d'un neurone. La couleur verte est produite par une protéine fluorescente, la GFP, attachée à FingR.
Cette image montre l'affinité de la protéine FingR pour certaines protéines localisées dans les synapses des dendrites d'un neurone. La couleur verte est produite par une protéine fluorescente, la GFP, attachée à FingR.
Chez l'humain, le contrôle de la plupart des fonctions biologiques est le résultat d'un équilibre dynamique entre l'activation et l'inhibition des neurones du cerveau. Au cours d'une crise d'épilepsie, par exemple, cet équilibre est rompu et le cerveau s'emballe parce que les messages d'inhibition entre neurones sont temporairement suspendus. Pour mieux comprendre le rôle des différentes populations de neurones dans les circuits neuronaux et les mécanismes qui les régissent, les chercheurs ont besoin d'outils leur permettant d'activer ou d'inhiber sélectivement les connexions – les synapses – entre neurones. Ce coffre à outils, encore peu garni, vient de s'enrichir d'un nouvel élément, nous apprend la dernière livraison de la revue Nature Methods. En effet, une équipe formée de chercheurs américains et de chercheurs de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec-Université Laval (IUSMQ-UL) y décrit une nouvelle façon de moduler de façon ciblée les synapses.

L'outil conçu par cette équipe fait appel à un transfert de gènes qui conduit à la désactivation des synapses inhibitrices de certains neurones. Nommé GFE3, il est introduit dans les neurones où il commande la synthèse d'un complexe formé de trois éléments. Le premier est une protéine, FingR, qui fait office de tête chercheuse et dont la cible est la géphyrine, une protéine dont la fonction est d'ancrer dans la membrane cellulaire, au niveau des synapses, certains récepteurs de neurotransmetteurs inhibiteurs. Le second élément est une autre protéine, la ligase 3, qui enclenche la dégradation de la géphyrine. Le dernier élément est une protéine fluorescente, GFP, qui permet de voir au microscope dans quels neurones GFE3 est exprimé.

«Lorsque la géphyrine est dégradée, les récepteurs de neurotransmetteurs inhibiteurs sont encore présents dans la membrane du neurone, mais comme ils ne sont plus ancrés aux synapses, ils sont diffus et inefficaces, précise Paul De Koninck, professeur au Département de biochimie, microbiologie et bio-informatique et chercheur à l'IUSMQ-UL. Les neurotransmetteurs inhibiteurs ne peuvent plus se lier à leurs récepteurs dans la synapse, inactivant ainsi la fonction inhibitrice. Le résultat est qu'on peut étudier le rôle spécifique des synapses inhibitrices dans un réseau de neurones particulier du cerveau.»

En effet, l'avantage de cet outil est que, contrairement à des méthodes pharmacologiques qui bloquent indistinctement l'activité neuronale, il permet aux chercheurs de cibler des familles de neurones spécifiques dans certaines régions du cerveau ou de la moelle épinière, souligne le professeur De Koninck. «On pourrait faire appel à GFE3 pour étudier des fonctions biologiques comme la vision ou la peur, ou encore des dérèglements neuronaux comme l'épilepsie ou la douleur. Une meilleure compréhension de ces problèmes pourrait éventuellement conduire à de meilleurs traitements.»

L'article paru dans Nature Methods est le fruit d'une collaboration entre Jimena Perez-Sanchez, Paul De Koninck et Yves De Koninck, de l'IUSMQ-UL, et des chercheurs de l'University of Southern California et de la Harvard Medical School. La recherche a bénéficié du soutien financier de la Human Frontier Science Program, un organisme qui encourage la collaboration entre chercheurs de différents pays menant des projets qui sortent des sentiers battus.

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