Des modèles murins de consommation excessive d’alcool chez les adolescents révèlent des changements cérébraux clés et durables

“Ce que nous voyons ici”, a déclaré Nikki Crowley, professeure adjointe en biologie et en génie biomédical et titulaire de la chaire Huck Early en neurobiologie et en génie neuronal, “c’est que si la consommation excessive d’alcool des adolescents fait tomber les neurones de cette trajectoire, ils pourraient ne pas être en mesure d’obtenir retour, même si la consommation d’alcool s’arrête.”

Le cortex préfrontal est une région cérébrale clé pour le fonctionnement exécutif, l’évaluation des risques et la prise de décision. Selon Crowley, il n’est pas complètement formé chez les adolescents et continue de mûrir chez l’homme jusqu’à l’âge de 25 ans environ. Les perturbations de son développement chez les jeunes peuvent avoir des conséquences graves et durables, a ajouté Crowley.

“La consommation excessive d’alcool est problématique pour tout le monde et doit être évitée, mais le cerveau des adolescents semble être particulièrement vulnérable aux conséquences qui, chez l’homme, les suivront pendant des décennies”, a déclaré Crowley.

L’équipe, dirigée par Avery Sicher, étudiante au doctorat dans le programme de neurosciences de Penn State, a utilisé un modèle d’exposition des adolescents à l’éthanol chez la souris pour comprendre comment différentes populations de neurones du cortex, la couche la plus externe du cerveau, sont modifiées par la consommation volontaire d’alcool. consommation. Dans ce modèle, on sait que les souris consomment de l’alcool selon des schémas qui se rapprochent de la consommation excessive d’alcool humaine – définie par l’Institut national sur l’abus d’alcool et l’alcoolisme comme un schéma de consommation d’alcool qui conduit à une concentration d’alcool dans le sang de 0,08 % ou plus, généralement dans environ deux heures. La consommation excessive d’alcool est considérée comme l’un des schémas les plus dangereux d’abus d’alcool, et comprendre son impact sur le cerveau en développement peut aider à éclairer le traitement.

Sicher et ses collègues ont donné aux souris l’accès à l’alcool pendant une période de 30 jours. En raison de leur développement plus rapide et de leur durée de vie plus courte, cela correspondait à environ 11 à 18 ans dans les années humaines. Ils ont ensuite examiné les propriétés électrophysiologiques de différents neurones dans tout le cortex préfrontal pour comprendre comment la consommation excessive d’alcool chez les adolescents a influencé le câblage et le déclenchement de ces circuits. Sicher et al. a utilisé l’électrophysiologie patch-clamp de cellules entières, combinée à des techniques telles que l’optogénétique, ce qui a permis à l’équipe d’isoler des neurones individuels et d’enregistrer des mesures liées à l’excitabilité intrinsèque, telles que le potentiel de membrane au repos et la capacité de chaque neurone à déclencher des potentiels d’action. Cela leur a permis de comprendre comment ces neurones avaient modifié leur capacité à communiquer avec d’autres neurones.

Ils ont découvert que les neurones de la somatostatine, une population clé de cellules qui inhibent la libération de neurotransmetteurs par d’autres types de cellules dans tout le cerveau et aident à “atténuer le bruit”, semblaient être dérégulés de façon permanente chez les souris qui buvaient excessivement par rapport aux souris qui étaient n’a fourni que de l’eau tout au long du développement. Les neurones de la somatostatine libèrent à la fois des neurotransmetteurs inhibiteurs, comme le GABA, ainsi que des peptides inhibiteurs comme la somatostatine, et le bon fonctionnement de ces neurones est nécessaire pour un cerveau sain. Les neurones étaient plus excitables – ce qui signifie qu’ils signalaient trop et atténuaient l’activité d’autres neurones clés – jusqu’à 30 jours après que les souris ont cessé de boire de l’alcool, lorsque les souris sont passées à l’âge adulte.

“Les neurones ont une trajectoire de développement relativement fixe – ils doivent arriver là où ils vont et se synchroniser avec les bons partenaires pendant des périodes de développement spécifiques afin de fonctionner correctement”, a expliqué Crowley.

David Starnes, étudiant de premier cycle en biologie au Schreyer’s Honor College, a effectué des comptages de cellules de somatostatine pour quantifier la densité cellulaire avant et après la consommation d’éthanol. Il a découvert que si les données d’électrophysiologie suggéraient que ces neurones se connectaient différemment, le nombre de neurones SST ne semble pas changer à la suite d’une consommation excessive d’alcool.

Parmi les autres auteurs de l’article figurent Keith Griffith, technicien de recherche au laboratoire et ancien étudiant de premier cycle en sciences de l’ingénieur et mécanique, Grace Smith, étudiante diplômée en génie biomédical, Dakota Brockway, étudiante diplômée en neurosciences, et Nigel Dao, ancien chercheur technicien au laboratoire et actuellement doctorant à l’Université de New York. Cette recherche a été soutenue par les National Institutes of Health et les Huck Institutes of the Life Sciences de Penn State.