Zoom sur la machinerie de la dopamine dans le cerveau

Une étude chez les souris identifie la machinerie moléculaire qui est responsable de la libération de la dopamine dans le cerveau et les résultats ouvrent de nouvelles perspectives thérapeutiques.


Une microscopie à haute résolution révèle la présence de zones de libération active (en vert) sur les neurones de dopamine (en pourpre) - Crédit : Kaeser lab
Une microscopie à haute résolution révèle la présence de zones de libération active (en vert) sur les neurones de dopamine (en pourpre) - Crédit : Kaeser lab

Étudiée depuis des décennies pour son rôle crucial dans le contrôle des mouvements et comportements favorisant la récompense, la dopamine a été l’objet de nombreux efforts pour comprendre son activité, notamment quand elle se dérègle dans des troubles tels que la maladie de Parkinson et de la dépendance.

La machinerie de la reste un mystère

Même si les chercheurs ont fait de grands progrès, on connaît peu de choses sur les mécanismes utilisés par les cellules de la dopamine pour libérer ce . Cette lacune empêche les scientifiques de développer des traitements pour une gamme de troubles liés à la dopamine. Désormais, les chercheurs de la Harvard Medical School ont identifié la machinerie moléculaire responsable de la sécrétion précise de la dopamine dans le .

Leurs travaux, publiés en ligne dans Cell, identifient les sites spécialisés dans les neurones qui libèrent la dopamine d’une manière rapide et précise et c’est une conclusion qui va à l’encontre des modèles actuels de la façon dont le neurotransmetteur transmet des signaux dans le cerveau. Le système de la dopamine joue un rôle essentiel dans de nombreuses maladies, mais des études plus récentes ont posé la question fondamentale de savoir comment les neurones sains de dopamine libèrent le neurotransmetteur selon l’auteur principal de l’étude Pascal Kaeser, professeur adjoint de neurobiologie à Harvard Medical School.

Si votre voiture tombe en panne et que vous voulez la réparer, vous voulez que votre mécanicien sache comment fonctionne une voiture selon le chercheur. De même, une meilleure compréhension de la dopamine en laboratoire peut avoir un impact énorme sur la capacité à traiter les troubles dans lesquels la signalisation de la dopamine va poser des problèmes sur le long terme. Dans le cerveau, environ 0,01 % des neurones sont responsables de la production de dopamine, mais ils contrôlent un large éventail de processus cérébraux incluant le contrôle moteur, le , l’apprentissage et la mémoire.

La recherche sur la dopamine est centrée sur son dysfonctionnement et sur les récepteurs protéiques que les neurones utilisent pour recevoir la dopamine selon Kaeser. Malgré l’importance du neurotransmetteur, les études sur la façon dont il est libéré dans le cerveau dans des circonstances normales ont été limitées.

Le fonctionnement précis et organisé de la dopamine

Pour identifier les mécanismes moléculaires responsables de la sécrétion de la dopamine, Kaeser et ses collègues se sont concentrés sur les neurones produisant de la dopamine dans le mésencéphale qui est impliqué dans le circuit de neurones sous-jacent du mouvement et la recherche de la récompense. Ils ont d’abord cherché des zones actives qui sont des sites de libération de neurotransmetteurs spécialisés situés aux synapses. En utilisant la microscopie à haute résolution pour imager des sections du cerveau dans lesquelles se projettent les neurones dopaminergiques, l’équipe a découvert que les neurones dopaminergiques contenaient des protéines qui marquaient la présence de zones actives.

Une microscopie à haute résolution révèle la présence de zones de libération active (en vert) sur les neurones de dopamine (en pourpre) - Crédit : Kaeser lab

Une microscopie à haute résolution révèle la présence de zones de libération active (en vert) sur les neurones de dopamine (en pourpre) – Crédit : Kaeser lab

Ces zones indiquent qu’un neurone peut s’engager dans une transmission presque synaptique dans laquelle un signal de neurotransmetteur est transféré avec précision d’un neurone à l’autre en quelques millisecondes. C’était la première preuve de zones actives rapides dans les neurones dopaminergiques, car auparavant, on croyait qu’elles étaient seulement impliquées dans ce que l’on appelle la transmission volumique qui est un processus dans lequel le neurotransmetteur utilise un signalement lent et de façon non spécifique sur des zones relativement grandes du cerveau.

Une nouvelle façon d’aborder la dopamine

Des zones actives ont été découvertes à des densités plus faibles dans les neurones dopaminergiques que dans d’autres neurones et des expériences supplémentaires ont révélé en détail comment le neurotransmetteur est rapidement sécrété et réabsorbé à ces sites. Je pense que nos résultats vont changer notre façon de penser à la dopamine selon Kaeser. Nos données suggèrent que la dopamine est libérée dans des endroits très spécifiques avec une précision et une vitesse spatiales incroyables alors qu’on pensait auparavant que la dopamine était sécrétée lentement et de manière désordonnée.

Dans un autre ensemble d’expériences, les chercheurs ont utilisé des outils génétiques pour supprimer plusieurs protéines de la zone active. Le fait de supprimer une protéine spécifique, la RIM, suffit à neutraliser presque complètement la sécrétion de dopamine chez la souris. RIM a été impliqué dans une gamme de maladies incluant les troubles neuropsychiatriques et celles du développement.

La compréhension de la dopamine pour des traitements dans de nombreuses maladies

Mais la suppression d’une autre protéine de la zone active avait peu ou pas d’effet sur la libération de dopamine ce qui suggère que la sécrétion de dopamine repose sur une machinerie spécialisée unique selon les auteurs. Notre étude indique que la signalisation de la dopamine est beaucoup plus organisée qu’on ne le pensait auparavant selon Changliang Liu, auteur de l’étude.

Nous avons montré que les zones actives et RIM, qui est associée à des maladies telles que la schizophrénie et les troubles du spectre autistique dans les études génétiques humaines, sont essentielles pour la signalisation de la dopamine selon Liu. Ces nouveaux mécanismes peuvent être liés à ces troubles et peuvent conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques à l’avenir.

L’équipe travaille désormais à étudier plus en détail ces zones actives afin de mieux comprendre leur rôle dans la signalisation de la dopamine et la façon de les manipuler. Nous nous concentrons dans l’apprentissage de la machine de signalisation de la dopamine. La plupart des traitements fournissent excessivement de la dopamine au cerveau ce qui entraîne de nombreux effets secondaires, car elle active des processus qui ne devraient pas être actifs.

Notre espoir à long terme est d’identifier les protéines qui ne médient que la sécrétion de dopamine selon les chercheurs. On peut imaginer qu’en manipulant la libération de dopamine, nous serons peut-être mieux en mesure de reconstruire une signalisation normale dans le cerveau.

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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