Un effort pour cartographier des cellules complexes et sous-étudiées mène à une découverte surprise

Le nouvel indice sur les mécanismes cérébraux à l’origine du TOC, un trouble mal compris, a surpris les chercheurs. Ils ont initialement cherché à étudier comment les neurones interagissent avec les cellules « auxiliaires » en forme d’étoile appelées astrocytes, qui sont connues pour fournir un soutien et une protection aux neurones.

Cependant, les scientifiques tentent toujours de comprendre le rôle apparent que ces cellules complexes jouent dans les maladies psychiatriques et neurodégénératives.

En étudiant les protéines exprimées par les neurones et les astrocytes chez la souris, les chercheurs de l’UCLA ont découvert une protéine associée au TOC et des comportements répétitifs dans les neurones ont également été trouvés dans les astrocytes. La découverte suggère que des stratégies thérapeutiques ciblant les astrocytes et les neurones pourraient être utiles pour le TOC et potentiellement d’autres troubles cérébraux.

“Notre recherche a révélé un nouveau mécanisme cellulaire, qui implique non seulement les neurones – quelque chose que nous savions déjà – mais implique également les astrocytes, travaillant ensemble”, a déclaré l’auteur correspondant Baljit Khakh, professeur de physiologie et de neurobiologie à la David Geffen School of Médecine à UCLA. “Maintenant, nous pourrions étendre nos recherches dans ce domaine pour couvrir des mécanismes et des cellules supplémentaires.”

Le TOC, un trouble anxieux permanent caractérisé par des pensées et des actions répétitives, affecte environ 2 à 3 % de la population américaine au cours de leur vie, bien que sa prévalence puisse être plus élevée en raison d’une sous-déclaration et d’un sous-diagnostic. La psychothérapie, les antidépresseurs ou les deux sont généralement prescrits pour le TOC, mais les traitements disponibles sont inefficaces pour une part importante des patients.

On pense qu’une région du cerveau connue sous le nom de striatum, qui est impliquée dans la prise de décision et le contrôle moteur, joue un rôle clé dans le TOC. C’est exactement la zone du cerveau que les chercheurs de l’UCLA ont étudiée lorsqu’ils ont cherché à examiner les interactions entre les astrocytes et les neurones.

Khakh fait partie des chercheurs de ces dernières années qui ont étudié de manière approfondie les astrocytes, grâce aux avancées technologiques qui ont rendu plus faisable l’étude de ces cellules complexes. Alors que des recherches antérieures ont comparé l’expression des gènes entre les neurones et les astrocytes, cette nouvelle étude a fait progresser notre compréhension de l’interaction entre les deux types de cellules en analysant l’expression des protéines.

“Nous devons vraiment examiner les protéines car elles sont très complexes et diverses”, a déclaré la co-auteure Joselyn Soto, étudiante au doctorat en neurosciences à la faculté de médecine de l’UCLA. “Selon quelle cellule exprime quelles protéines, nous pouvons prédire les fonctions de cette cellule.”

Les chercheurs ont utilisé plusieurs approches pour isoler et visualiser les protéines à travers les neurones et les astrocytes dans le striatum. Lorsqu’ils ont comparé les protéines trouvées dans les neurones et les astrocytes, ils ont découvert de manière inattendue que les deux contenaient une protéine associée au TOC connue sous le nom de SAPAP3.

Les chercheurs ont testé leurs découvertes en réinsérant la protéine SAPAP3 dans des neurones et des astrocytes de souris qui avaient été génétiquement modifiées pour ne pas avoir le gène qui fabrique la protéine. Ils ont découvert que les deux types de cellules interagissaient de différentes manières lorsqu’ils mesuraient les effets de la protéine sur la compulsion et l’anxiété, deux des caractéristiques typiques du TOC.

Les souris ne se sont plus toilettées de manière compulsive après que la protéine SAPAP3 a été renvoyée aux astrocytes et aux neurones, ce qui suggère que les deux types de cellules pourraient être des cibles valables pour les traitements visant à freiner la compulsion. Cependant, seuls les neurones contenant la protéine SAPAP3 étaient associés à une réduction de l’anxiété chez les souris, ce qui suggère que les astrocytes ne seraient pas une bonne cible pour les traitements de l’anxiété dans le TOC.

Soto a déclaré que les recherches futures approfondiraient la manière dont les interactions entre ces cellules affectent le comportement.

“Ce sont les deux principaux types de cellules – l’un ne fonctionne pas sans l’autre”, a déclaré Soto. “Nous voulions vraiment comprendre comment ces interactions multicellulaires au sein de cette région du cerveau donnent lieu à ces comportements complexes, notamment la compulsion et l’anxiété.”

Ajoutant qu’il doit y avoir plus de travail pour même comprendre comment les astrocytes sont formés et maintenus, Khakh a déclaré que les découvertes inattendues de cette nouvelle étude ont démontré la valeur de poursuivre des questions de biologie de base pour aider à former de nouvelles idées sur la base des maladies.

“Cela est parti d’une question fondamentale : quelles protéines composent cette cellule complexe ?” il a dit. “Au départ, nous n’aurions pas pu prédire sa pertinence potentielle pour le TOC.”

Les autres auteurs incluent Yasaman Jami-Alahmadi, Jakelyn Chacon, Stefanie L. Moye, Blanca Diaz-Castro et James A. Wohlschlegel, tous de l’UCLA.