Comment vos circuits cérébraux sont mal câblés
Les chercheurs ont découvert qu'un câblage défectueux se produit lorsque les molécules d'ARN intégrées dans un axone en croissance ne sont pas dégradées après avoir donné des instructions qui aident à diriger la cellule nerveuse.
Par exemple, le signal qui indique à l'axone de tourner - qui devrait disparaître une fois le tour effectué - reste actif, interférant avec de nouveaux signaux destinés à guider l'axone dans d'autres directions.
«Comprendre la base du mauvais câblage cérébral peut aider les scientifiques à trouver de nouvelles thérapies et stratégies pour corriger le problème», a déclaré Samie Jaffrey, M.D., Ph.D., auteur principal de l’étude.
«Le cerveau est assez plastique et évolutif chez les très jeunes, et si nous savons pourquoi les circuits sont mal câblés, il sera peut-être possible de corriger ces voies, permettant au cerveau de construire un nouveau câblage fonctionnel.»
Les troubles associés à des circuits neuronaux défectueux comprennent l'épilepsie, l'autisme, la schizophrénie, le retard mental et la spasticité et les troubles du mouvement, a-t-il noté.
Au cours du développement cérébral, les neurones doivent se connecter les uns aux autres, ce qu'ils font en étendant leurs longs axones pour se toucher, expliquent les chercheurs. En fin de compte, les neurones forment un circuit entre le cerveau et le tissu cible à travers lequel les signaux chimiques et électriques sont relayés.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont étudié les neurones qui remontent la moelle épinière dans le cerveau.
"Il est très critique que les axones soient positionnés avec précision dans la moelle épinière", a déclaré Jaffrey. «S'ils sont mal positionnés, ils formeront de mauvaises connexions, ce qui peut conduire à l'envoi de signaux aux mauvaises cellules cibles dans le cerveau.»
La façon dont un axone guide et trouve sa cible appropriée passe par des «cônes de croissance» situés aux extrémités des axones, a-t-il déclaré.
«Ces cônes de croissance ont la capacité de détecter l'environnement, de déterminer où se trouvent les cibles et de naviguer vers elles», a-t-il poursuivi. «La question a toujours été: comment savent-ils comment faire cela? D'où viennent les instructions qui leur indiquent comment trouver leur cible appropriée? »
Les chercheurs ont découvert que les molécules d'ARN intégrées dans le cône de croissance sont responsables de l'instruction de l'axone de se déplacer vers la gauche ou la droite, vers le haut ou vers le bas. Ces ARN produisent des protéines en forme d'antenne qui dirigent l'axone comme un missile autoguidé.
«Lors de la construction d’un circuit, les ARN dans les cônes de croissance du neurone sont pour la plupart silencieux», a-t-il expliqué. «Nous avons constaté que les ARN spécifiques ne sont lus qu'à des stades précis afin de produire la bonne protéine nécessaire pour diriger l'axone au bon moment. Une fois la protéine produite, nous avons vu que l'instruction ARN se dégrade et disparaît. "
«Si ces ARN ne disparaissent pas quand ils le devraient, l'axone ne se positionne pas correctement - il peut aller à droite au lieu de gauche - et le câblage sera incorrect et le circuit peut être défectueux», a-t-il poursuivi.
Les chercheurs n’ont pas prévu que le contrôle du câblage cérébral se situe dans ces molécules d’ARN qui «sont constamment retournées dynamiquement», a déclaré Jaffrey.
«Cela nous indique que la régulation de ces voies de dégradation de l'ARN pourrait avoir un impact considérable sur le développement du cerveau», a-t-il déclaré. «Maintenant, nous savons où chercher pour démêler ce processus quand il tourne mal et pour réfléchir à la façon dont nous pouvons le réparer.»
L'étude a été publiée dans la revue Cellule.
Source: Collège médical Weill Cornell
