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Une structure cellulaire auparavant considérée comme pathologique améliore la fonction cérébrale

Image par Kim Gruver, Watt Lab..
±ĘłÜ˛ú±ôľ±Ă©: 21 July 2021

Des chercheurs de l’UniversitĂ© ż´Ć¬ĘÓƵ ont montrĂ© qu’une structure neuronale que l’on croyait pathologique Ă©tait plutĂ´t bĂ©nĂ©fique, puisque sa prĂ©sence augmentait la capacitĂ© des cellules de transmettre de l’information et Ă©tait liĂ©e Ă  une amĂ©lioration de l’apprentissage de certaines tâches.

L’équipe a étudié l’œdème axonal des cellules de Purkinje, dans le cervelet. Contre toute attente, les chercheurs ont constaté que les axones œdémateux transmettaient les signaux électriques plus efficacement que leurs congénères sains. Les résultats de cette étude ont été publiés dans Nature Communications.

« C’est le genre de situation oĂą on se gratte la tĂŞte en se disant “On reprend ça depuis le dĂ©but, d’accord?”, souligne Alanna Watt, professeure agrĂ©gĂ©e au DĂ©partement de biologie de l’UniversitĂ© ż´Ć¬ĘÓƵ et auteure en chef de l’article. « Nous nous sommes lancĂ©s dans ce projet pour caractĂ©riser et mesurer la dĂ©faillance de l’axone, mais ce n’est pas du tout ce que nous avons observĂ©. »

Des données expérimentales déroutantes

L’œdème axonal – l’axone est la longue fibre fine qui transmet aux cellules l’information en provenance du neurone – est un phĂ©nomène observĂ© tant au cours du dĂ©veloppement normal que dans les processus pathologiques. Les axones Ĺ“dĂ©mateux Ă©tant plus nombreux dans divers troubles neurodĂ©gĂ©nĂ©ratifs, les scientifiques ont conclu que l’œdème nuisait au fonctionnement de l’axone. ÉtayĂ©e jusqu’à un certain point par les modèles informatiques, cette thĂ©orie n’avait encore jamais Ă©tĂ© testĂ©e par une Ă©valuation en bonne et due forme des cellules nerveuses elles-mĂŞmes. L’équipe de ż´Ć¬ĘÓƵ a remĂ©diĂ© Ă  la situation.

En associant, dans une véritable prouesse technique, la microscopie à deux photons et l’électrophysiologie pour mesurer l’activité électrique simultanément en différents points de la cellule, les chercheurs ont démontré que la présence d’axones œdémateux dans les cellules de Purkinje de la souris n’avait pas d’effet nuisible sur le rythme auquel ces cellules émettaient des signaux (la cadence de tir) ni sur la vitesse de transmission de ces signaux par les axones. Fait pour le moins étonnant, l’expérience a également montré qu’à la cadence de tir maximale, les axones œdémateux étaient moins susceptibles de flancher que les autres.

Mais quel rôle joue l’œdème axonal dans les maladies neurodégénératives?

Puis, coup de théâtre : les chercheurs de ż´Ć¬ĘÓƵ se sont rendu compte qu’ils pouvaient stimuler l’apparition d’œdème axonal grâce Ă  un agent pharmaceutique bloquant la transmission des signaux Ă©lectriques dans les cellules nerveuses, en particulier dans les axones. La formation, en quelques heures Ă  peine, d’axones Ĺ“dĂ©mateux après l’exposition Ă  cet agent vient remettre en question les hypothèses sur le rĂ´le de l’œdème axonal dans les maladies neurodĂ©gĂ©nĂ©ratives. Comme l’explique Alanna Watt, cette dĂ©couverte soulève la possibilitĂ© que cet Ĺ“dème soit non pas une dĂ©tĂ©rioration causĂ©e par la maladie, mais plutĂ´t un mĂ©canisme d’autorĂ©paration.

« La transmission de l’information sous forme de signaux électriques constitue la fonction la plus importante de l’axone, dit-elle. Si l’axone montre des signes de défaillance, il est logique qu’un mécanisme de prévention se mette en branle. »

Les effets favorables confirmés par une analyse comportementale

En plus de se livrer à cette étude au niveau cellulaire, les chercheurs se sont intéressés aux répercussions de l’œdème axonal sur la fonction cérébrale globale. L’équipe a eu recours à trois instruments pour évaluer l’apprentissage moteur et la coordination de la motricité, deux des principales fonctions du cervelet. Étayés par un modèle rendant compte des variations interindividuelles normales de la capacité d’apprentissage, les résultats ont mis en lumière une corrélation positive entre l’abondance d’axones œdémateux dans les cellules de Purkinje cérébelleuses et les aptitudes d’apprentissage moteur.

« Selon nous, le lien est probablement indirect, fait observer la chercheuse. L’apprentissage se produit sans doute ailleurs, mais comme la transmission de l’information est plus fiable, nous voyons une amélioration. »

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L’article « », par Daneck Lang-Ouellette et coll., a été publié dans Nature Communications.

DOI :

L’étude a Ă©tĂ© financĂ©e par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en gĂ©nie du Canada (CRSNG), le Programme intĂ©grĂ© en neurosciences de l’UniversitĂ© ż´Ć¬ĘÓƵ, le Fonds de recherche du QuĂ©bec – Nature et technologies (FRQNT), le Conseil europĂ©en de la recherche, les Instituts de recherche en santĂ© du Canada (IRSC) et la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI).


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