Les cellules astrocytaires essentielles à l’apprentissage de mouvements habiles


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    De la conduite d’une voiture au balancement d’une raquette de tennis, nous apprenons à exécuter toutes sortes de mouvements habiles au cours de notre vie. Vous pourriez penser que cet apprentissage n’est mis en œuvre que par les neurones, mais une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire du MIT montre le rôle essentiel d’un autre type de cellule cérébrale : les astrocytes.

    Tout comme des équipes d’athlètes d’élite s’entraînent aux côtés d’entraîneurs, des ensembles de neurones dans le cortex moteur du cerveau dépendent des astrocytes à proximité pour les aider à apprendre à coder quand et comment se déplacer, ainsi que le moment et la trajectoire optimaux d’un mouvement, selon l’étude. Décrivant une série d’expériences sur des souris, le nouvel article du Journal des neurosciences révèle deux façons spécifiques dont les astrocytes ont un impact direct sur l’apprentissage moteur, en maintenant un équilibre moléculaire optimal dans lequel les ensembles neuronaux peuvent affiner correctement les performances de mouvement.

    “Cette découverte fait partie d’un ensemble de travaux de notre laboratoire et d’autres laboratoires qui élèvent l’importance des astrocytes au codage neuronal et donc au comportement”, a déclaré l’auteur principal Mriganka Sur, professeur Newton de neurosciences à l’Institut Picower et au département du cerveau du MIT. et sciences cognitives. “Cela montre que si le codage des comportements par la population est une fonction neuronale, nous devons inclure les astrocytes en tant que partenaires.”

    Jennifer Shih, post-doctorante au Picower Institute, et les anciennes post-doctorantes du Sur Lab, Chloe Delépine et Keji Li, sont les co-auteurs principaux de l’article.

    “Cette recherche met en évidence la complexité des astrocytes et l’importance des interactions astrocytes-neurones dans le réglage fin de la fonction cérébrale en fournissant des preuves concrètes de ces mécanismes dans le cortex moteur”, a déclaré Delépine.

    Jouer avec la maîtrise motrice

    L’équipe a donné à leurs souris une tâche motrice simple à maîtriser. Lorsqu’elles étaient averties par une tonalité, les souris devaient atteindre et abaisser un levier dans les cinq secondes. Les rongeurs ont montré qu’ils pouvaient apprendre la tâche en quelques jours et la maîtriser en quelques semaines. Non seulement ils exécutaient la tâche avec plus de précision, mais leurs réactions s’accéléraient et la trajectoire de leur portée et de leur poussée devenait plus douce et plus uniforme.

    Chez certaines souris, cependant, l’équipe a utilisé des interventions moléculaires de précision pour perturber deux fonctions spécifiques des astrocytes dans le cortex moteur. Chez certaines souris, ils ont perturbé la capacité des astrocytes à absorber le neurotransmetteur glutamate, un produit chimique qui excite l’activité neuronale lorsqu’il est reçu au niveau de connexions appelées synapses. Chez d’autres souris, ils ont hyperactivé les signaux calciques des astrocytes, ce qui a affecté leur fonctionnement. Dans les deux sens, les interventions ont perturbé le processus normal par lequel les neurones formeraient ou modifieraient leurs connexions les uns avec les autres, un processus appelé “plasticité” qui permet l’apprentissage.

    Les interventions ont chacune affecté les performances des souris. Le premier (un renversement du transporteur de glutamate GLT1) n’a pas affecté si les souris poussaient le levier ou à quelle vitesse elles le faisaient. Au lieu de cela, cela a perturbé la fluidité du mouvement. Les souris avec GLT1 perturbé sont restées erratiques et tremblantes, comme si elles étaient incapables d’affiner leur technique. Les souris soumises à la deuxième intervention (activation de la signalisation Gq) ont montré des déficits non seulement dans la fluidité de leur trajectoire de mouvement, mais aussi dans leur compréhension du moment où pousser le levier et leur rapidité à le faire.

    L’équipe a approfondi la manière dont ces déficits sont apparus. À l’aide d’un microscope à deux photons, ils ont suivi l’activité neuronale dans le cortex moteur chez des souris non modifiées et des souris traitées à chaque intervention. Par rapport à ce qu’ils ont vu chez les souris normales, les souris avec GLT1 perturbé ont montré une activité moins corrélée entre les neurones. Les souris avec activation Gq ont montré une activité corrélée excessive par rapport aux souris normales.

    “Les données suggèrent qu’un niveau optimal de corrélation neuronale est requis pour l’émergence d’ensembles neuronaux fonctionnels qui pilotent l’exécution des tâches”, ont écrit les auteurs. “Les corrélations significatives qui transportent des informations sont ce qui motive l’apprentissage moteur plutôt que l’ampleur absolue des corrélations potentiellement non spécifiques.”

    L’équipe a creusé encore plus profondément. Ils ont soigneusement isolé des astrocytes du cortex moteur de souris, y compris certains qui n’étaient pas entraînés à la tâche motrice ainsi que ceux qui ont été entraînés, y compris des souris qui n’ont pas été modifiées et des souris qui ont subi chaque intervention. Dans tous ces échantillons d’astrocytes purifiés, ils ont ensuite séquencé l’ARN pour évaluer en quoi ils différaient dans leur expression des gènes. Ils ont découvert que chez les souris entraînées par rapport aux souris non entraînées, les astrocytes présentaient une plus grande expression des gènes liés à GLT1. Chez les souris où ils sont intervenus, ils ont vu une expression réduite. Ces preuves suggèrent en outre que le processus de transport du glutamate est en effet fondamental pour l’entraînement aux tâches motrices.

    “Nous montrons ici que les astrocytes jouent un rôle important en permettant aux neurones d’encoder correctement les informations, à la fois l’apprentissage et l’exécution d’un mouvement par exemple”, a déclaré Sur.

    Pierre Gaudeaux est co-auteur de l’article. La recherche a été financée par les National Institutes of Health, la Simons Foundation et la JPB Foundation.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009. Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire. Pour me contacter personnellement : Whatsapp : +261341854716 Telegram : http://telegram.me/HoussenMoshine Mon compte Facebook Mon compte Twitter

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