De minuscules circuits neuronaux gèrent le flux de la peur

Certains définissent la peur comme une réponse émotionnelle à une menace perçue. Nous savons que la peur augmente la fréquence cardiaque, serre l'estomac, resserre la gorge et fige les muscles en place.

Une nouvelle recherche révèle que la peur commence dans le cerveau, et c'est là - en particulier dans les microcircuits de la structure en forme d'amande appelée l'amygdale - qu'elle est contrôlée, traitée et évoquée.

Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) a franchi une étape importante pour comprendre comment ce coup d'envoi se produit en commençant à disséquer les circuits neuronaux de la peur.

Leur article est publié dans le numéro de cette semaine du journal La nature.

Dans l'article, le chercheur principal David J. Anderson, Ph.D., a décrit un microcircuit dans l'amygdale qui contrôle, ou «porte», l'écoulement de la peur de cette région du cerveau.

Le microcircuit en question, a expliqué Anderson, contient deux sous-types de neurones qui sont antagonistes - ont des fonctions opposées - et qui contrôlent le niveau de peur émis par l'amygdale en agissant comme une bascule.

"Imaginez qu'une extrémité d'une bascule est lestée et repose normalement sur un tuyau d'arrosage, empêchant l'eau - dans cette analogie, l'impulsion de peur - de s'écouler à travers elle", a déclaré Anderson.

«Lorsqu'un signal qui déclenche une réaction de peur arrive, il appuie sur l'extrémité opposée de la bascule, soulevant la première extrémité du tuyau et permettant à la peur, comme l'eau, de s'écouler. Une fois que le flux de peur a commencé, cette impulsion peut être transmise à d'autres régions du cerveau qui contrôlent un comportement craintif, comme le gel sur place.

«Maintenant que nous connaissons ce mécanisme de« bascule »», a-t-il ajouté, «il pourrait un jour fournir une nouvelle cible pour le développement de médicaments plus spécifiques pour traiter les maladies psychiatriques basées sur la peur comme le trouble de stress post-traumatique, les phobies ou les troubles anxieux.»

La clé pour comprendre ce mécanisme délicat, a déclaré Anderson, était de découvrir des «marqueurs» - des gènes qui identifieraient et permettraient aux scientifiques de faire la distinction entre les différents types de cellules neuronales dans l'amygdale.

Le groupe d’Anderson a trouvé son marqueur dans un gène qui code une enzyme connue sous le nom de protéine kinase C-delta (PKCδ). PKCδ est exprimé dans environ la moitié des neurones dans une subdivision du noyau central de l'amygdale, la partie de l'amygdale qui contrôle la production de peur.

Les chercheurs ont pu marquer par fluorescence les neurones dans lesquels la protéine kinase est exprimée; cela a permis aux chercheurs de cartographier les connexions de ces neurones, ainsi que de surveiller et de manipuler leur activité électrique.

Les études, a déclaré Anderson, "ont révélé que les neurones PKCδ + forment une extrémité d'une bascule, en établissant des connexions avec une autre population de neurones dans le noyau central qui n'expriment pas l'enzyme, qui sont appelés neurones PKCδ−."

Ils ont également montré que les neurones kinase-positifs inhibent la sortie de l'amygdale - prouvant qu'ils agissent comme l'extrémité de la bascule qui repose sur le tuyau d'arrosage.

Pourtant, une question clé demeure: qu'arrive-t-il à la bascule lors d'une exposition à un signal provoquant la peur? Anderson et ses collègues ont émis l'hypothèse que le signal de peur pousserait vers le bas sur l'extrémité opposée de la bascule à celle formée par les neurones PKCδ +, supprimant le sertissage du tuyau d'arrosage et permettant au signal de peur de circuler. Mais comment tester cette idée?

Entrent le neurophysiologiste Andreas Lüthi et son élève Stéphane Ciocchi, de l'Institut Friedrich Miescher de Bâle, en Suisse. Dans un travail effectué indépendamment de celui du laboratoire Anderson, Lüthi et Ciocchi ont réussi à enregistrer des signaux électriques de l'amygdale lors d'une exposition à des stimuli provoquant la peur.

Fait intéressant, ils ont trouvé deux types de neurones qui répondaient de manière opposée au stimulus provoquant la peur: un type augmentait son activité, tandis que l'autre diminuait son activité. Comme Anderson, ils avaient commencé à penser que ces neurones formaient une bascule qui contrôle la sortie de peur de l'amygdale.

Les deux équipes ont donc uni leurs forces pour déterminer si les cellules que Lüthi avait étudiées correspondaient aux cellules PKCδ + et PKCδ− isolées par le laboratoire d’Anderson. Les résultats de l'expérience étaient «d'une clarté satisfaisante», a déclaré Anderson.

Les cellules qui ont diminué leur activité face aux stimuli provoquant la peur correspondaient clairement aux neurones PKCδ + isolés du laboratoire d'Anderson, tandis que celles qui augmentaient leur activité correspondaient aux neurones PKCδ−.

"Ces résultats ont soutenu l'hypothèse que les neurones PKCδ + étaient en effet à l'extrémité opposée de la bascule de celle sur laquelle le signal de peur 'appuie', cohérente avec la découverte que les neurones PKCδ + sertissent le 'tuyau de la peur'", a déclaré Anderson. .

Le mariage de la biologie moléculaire et de l'électrophysiologie a révélé des propriétés du circuit de la peur qui n'auraient pu être découvertes d'aucune autre manière, a déclaré Anderson.

«La géographie fonctionnelle du cerveau est organisée comme celle du monde», a-t-il noté. «Il est divisé en continents, pays, États, villes, quartiers et maisons; les maisons sont analogues aux différents types de neurones. Auparavant, il n'était possible de disséquer l'amygdale qu'au niveau de différentes villes, ou au mieux de quartiers. Maintenant, en utilisant ces nouvelles techniques génétiques, nous sommes enfin descendus au niveau des maisons.

Et c'est cela, ajoute-t-il, qui nous permettra de bien comprendre les réseaux de communication qui existent entre les neurones au sein d'une subdivision du cerveau, ainsi qu'entre les subdivisions et les différentes zones.

«Bien que ces études n'éclairent qu'une petite partie du tableau, elles constituent un pas important dans cette direction», a déclaré Anderson.

Source: Institut de technologie de Californie