Un canal impliqué dans la sensation de douleur peut également la supprimer

Des chercheurs de l’UC Santa Barbara ont identifié la voie chez les mouches des fruits qui réduit la sensation de douleur due à la chaleur. Remarquablement, un seul neurone de chaque côté du cerveau de l’animal contrôle la réponse. De plus, la molécule responsable de la suppression de cette sensation chez les mouches adultes a le rôle inverse chez les larves de mouches. Les résultats surprenants apparaissent dans Biologie actuelle.

Le cerveau d’une drosophile a environ un million de fois moins de neurones que le nôtre. “Pourtant, nous n’avions pas prévu qu’une seule paire de neurones jouerait un rôle aussi important dans la suppression de la douleur”, a déclaré l’auteur principal Craig Montell, professeur Duggan et éminent professeur de biologie moléculaire, cellulaire et du développement.

“Nous les appelons” Epione “, ou neurones Epi, pour la déesse grecque de la douleur apaisante”, a déclaré le premier auteur Jiangqu Liu, boursier postdoctoral au laboratoire de Montell.

Les auteurs s’empressent de clarifier un point. “La douleur est une interprétation”, a déclaré Montell. “Une claque dure dans le dos d’un coéquipier après une victoire peut être agréable, mais pas d’un tyran sur le terrain de jeu. Comme nous ne pouvons pas demander aux mouches des fruits leur interprétation des températures chaudes, un terme plus précis est” nociception “. qui fait référence à la façon dont le corps détecte un stimulus potentiellement nocif, puis relaie l’information pour induire une réponse d’évitement.”

Les humains sont bien connus pour être capables de supprimer la douleur dans certaines situations. Cependant, les scientifiques ne savent pas grand-chose sur la suppression de la nociception chez les mouches, qui sont des bêtes de somme pour la recherche sensorielle. Montell et son laboratoire ont voulu déterminer si les mouches ont un tel système, et si oui, localiser les neurones impliqués et comprendre le mécanisme.

Les chercheurs se sont concentrés sur la nociception en réponse à la chaleur. Ils avaient d’abord besoin d’un moyen de mesurer la façon dont les animaux réagissaient aux températures élevées. Ils ont placé des mouches sur une plaque chauffante et mesuré le nombre qui a sauté dans les 10 secondes. Presque toutes les mouches ont sauté entre 38° et 44° Celsius (environ 100° à 111° Fahrenheit). Maintenant, l’équipe a entrepris de voir s’ils pouvaient identifier les neurones qui suppriment leur aversion aux températures élevées et réduisent la réponse de saut.

Localiser les neurones

Les auteurs se sont demandé si les neurones impliqués dans la suppression de la douleur thermique pouvaient exprimer un neuropeptide particulier. Les neuropeptides sont un peu comme les neurotransmetteurs, sauf que les neurotransmetteurs assurent la médiation entre les neurones adjacents, tandis que les neuropeptides peuvent avoir un effet plus systémique. Par conséquent, ils ont un impact sur de nombreux comportements. Différents ensembles de neurones ont tendance à exprimer différents neuropeptides. Liu, Montell et leurs co-auteurs ont utilisé les segments d’ADN qui contrôlent l’expression de 35 gènes de neuropeptides différents pour piloter l’expression d’une protéine qui active les neurones.

Sur les 35 groupes de neurones différents, un a clairement réduit la tendance des mouches à sauter de la plaque chauffante. Ces neurones produisent le neuropeptide AstC, qui est lié à un composé mammifère qui contribue à la suppression de la douleur chez l’homme.

Les chercheurs ont ensuite exprimé le gène codant pour un canal sensible à la lumière dans ce groupe de neurones. Cela leur a permis d’activer les neurones à l’aide de la lumière. Comme prévu, la stimulation de ces neurones a réduit la tendance des mouches à sauter de la plaque chauffante.

Les auteurs ont ensuite utilisé la section d’ADN qui contrôle l’expression d’AstC pour contrôler à la place un gène de la protéine fluorescente verte. Maintenant, ils pouvaient enfin voir quels neurones s’activaient. C’est alors qu’ils ont découvert que le déclenchement d’un seul neurone de chaque côté du cerveau (les neurones Epi) supprimait la réponse nociceptive.

Trouver le déclencheur

Une fois que l’équipe a trouvé les neurones responsables de la suppression de la douleur thermique, elle était curieuse de savoir si les neurones Epi étaient eux-mêmes thermosensibles ou recevaient un signal d’autres neurones.

Les chercheurs ont exprimé un gène codant pour une protéine qui deviendrait fluorescente lorsque les ions calcium envahiraient les neurones Epi. Ils ont constaté que les niveaux de calcium augmentaient à mesure que la température augmentait, même lorsqu’ils utilisaient un produit chimique pour bloquer la communication entre les neurones. Ces résultats ont indiqué que les neurones Epi captaient directement la température élevée.

Les chercheurs ont déterminé qu’un canal ionique spécifique dans la membrane cellulaire des neurones Epi était responsable de la détection de la chaleur. Cette chaîne, appelée “Painless”, fait partie de la famille de chaînes TRP. Les canaux TRP ont de larges rôles dans la sensation, y compris la sensation de température. En fait, Painless est également nécessaire pour la nociception thermique chez les larves de mouches. “Donc Painless peut avoir des rôles opposés dans la réponse à la chaleur nocive”, a déclaré Montell. “Dans certains neurones, le canal est nécessaire pour que l’animal échappe aux températures élevées, tandis que dans les neurones Epi, Indolore est nécessaire pour supprimer la nociception. C’est une tournure intéressante et surprenante.”

“C’est la première fois, à ma connaissance, qu’un canal TRP détecte la chaleur nocive non pas pour induire une réponse nociceptive, mais pour la supprimer”, a ajouté Montell.

Pour récapituler : les auteurs ont découvert qu’il existe un mécanisme pour supprimer la nociception thermique chez les mouches, et ils ont découvert qu’il est médié par une seule paire de neurones, appelés neurones Epi. Ils ont également découvert que les neurones Epi réagissent directement à la chaleur et que cette capacité dépend d’un canal TRP précédemment connu appelé Indolore, qui peut en fait déclencher la nociception chez les larves de mouches. L’équipe a également découvert que la chaleur active directement les neurones Epi, les obligeant à libérer le neuropeptide AstC. Ce composé se lie ensuite au récepteur AstC-R1 dans d’autres neurones qui est lié aux récepteurs opioïdes des mammifères.

L’équipe prévoit d’étudier plus avant les voies impliquées dans cette réponse anti-nociception. Ils espèrent par exemple identifier les neurones qui fonctionnent en aval de ceux qui expriment AstC-R1. Leurs travaux soulèvent la question de savoir si un canal TRP activé thermiquement pourrait également supprimer la nociception chez les mammifères. Si tel est le cas, Montell soupçonne qu’il se trouverait dans nos extrémités plutôt que dans le cerveau, car les mammifères maintiennent une température interne constante, contrairement aux mouches des fruits.