Une étude sur les neurosciences révèle qu'il pourrait y avoir un risque de crise cérébrale

Le cerveau est un instrument de précision. Sa fonction dépend d'une activité électrique finement calibrée déclenchant la diffusion de messages chimiques entre neurones.

Mais parfois, l’équilibre délicat du cerveau est assommé, comme dans l’épilepsie. L’électroencéphalographie, ou EEG, permet de visualiser l’activité électrique d’un cerveau et peut révéler la manière dont une crise épileptique diverge du motif d’ondes prévisible d’une activité cérébrale typique.

Mais la médecine manque encore de solution à l'épilepsie. La possibilité de prédire une crise est limitée et il n’ya aucun moyen d’intervenir, même lorsque vous le pouvez. Bien que les produits pharmaceutiques soient disponibles pour les personnes souffrant d'épilepsie, ils ont de nombreux effets secondaires et ne fonctionnent pas pour tout le monde.

En travaillant sur un problème dans mon laboratoire de neurosciences, lorsque je m'arrête à imaginer à quel point il peut être effrayant de vivre avec un cerveau incontrôlé de la sorte, cela me motive vraiment. Pourrait-il y avoir un moyen de reprendre le contrôle de ces neurones devenus fous? Je me suis concentré sur la manière dont un compartiment spécifique de chaque cellule cérébrale pourrait nous aider à y parvenir.

Un commutateur prioritaire pour l'activité cérébrale

Depuis que je suis étudiant au premier cycle, je suis fasciné par une partie du neurone appelée segment initial de l’axone. Chaque neurone contient ce petit compartiment. C’est là qu’un neurone «décide» de déclencher un signal électrique, envoyant un message chimique à la cellule suivante.

Il existe des connexions spécialisées qui peuvent exercer un contrôle puissant; ils peuvent annuler la "décision" de la cellule de tirer. Ce mécanisme de contrôle existe pour organiser ou structurer l'activité cérébrale - une exigence de la plupart de nos comportements.

Par exemple, pour vous endormir, l'activité de votre cerveau doit se résorber en une oscillation lente. En revanche, une forte concentration sur un problème nécessite que le motif soit relevé, produisant une oscillation rapide. Une incapacité à produire et à réguler ces modèles d'activité cérébrale a été liée à de nombreux troubles du cerveau.

Lorsque les segments initiaux de l'axone de nombreux neurones reçoivent tous un signal de silence en même temps, il en résulte un creux dans le modèle d'onde de l'EEG. Cela signifie qu’il calme l’activité cérébrale, ce qui, dans des conditions normales, serait utile lorsqu’il s’agit de passer de l’état de veille à l’endormissement.

Si les chercheurs pouvaient exploiter la puissance de ces connexions inhibitrices, nous pourrions potentiellement réinitialiser le schéma d’activité du cerveau à tout moment. Ce pourrait être un moyen de reprendre le contrôle dans un cerveau épileptique.

Des molécules qui véhiculent le message

Pour commencer à comprendre comment réguler cette puissance du segment initial de l’axone, mes collègues et moi-même avions d’abord besoin de comprendre les partenariats moléculaires à ces connexions. Pour que l'inhibition soit efficace au niveau du segment initial de l'axone, le bon équipement doit être disponible pour recevoir le signal. Dans le cas d'une inhibition dans le cerveau, cet équipement est le récepteur GABA A.

Avec les collaborateurs Hans Maric et Hermann Schindelin, nous avons identifié un partenariat étroit et exclusif entre deux protéines - la sous-unité α2 du récepteur GABA A et la collybistine. Déterminer la relation étroite qui existe entre ces deux molécules répond à quelques questions en suspens sur l’interaction possible des protéines sur les sites de contact inhibiteurs. Nous savions que la sous-unité α2 du récepteur GABA A se trouvait dans le segment initial de l’axone, mais les chercheurs n’avaient pas compris comment elle y arrivait ou y restait. Collybistin pourrait être la clé.

Alors maintenant, nous pensions que ces deux protéines pourraient travailler ensemble au segment initial de l'axone. Pour aller plus loin, mon mentor postdoctoral, Stephen Moss, et moi-même voulions comprendre les implications que cela pourrait avoir pour les connexions du segment initial de l'axone et, finalement, le fonctionnement du cerveau. Pour essayer de comprendre cela, nous avons créé une mutation génétique qui a empêché les deux protéines de se connecter.

Les neurones de souris présentant cette mutation perdaient en fait des connexions inhibitrices sur le segment initial de l'axone. Les connexions inhibitrices sur d'autres parties des cellules cérébrales sont restées intactes, confirmant ainsi l'idée que ce partenariat protéique est exclusif et particulièrement important au niveau du segment initial de l'axone.

Les souris présentant cette mutation subissent des crises au cours du développement. Lorsqu'elles atteignent l'âge adulte, ces souris ne présentent plus de signes comportementaux de crise. Dans certaines formes d'épilepsie pédiatrique, les enfants peuvent également «se débarrasser» de leurs crises. Cette mutation est donc extrêmement utile pour fournir un modèle possible pour l'épilepsie pédiatrique humaine. Nous espérons que cela pourra nous aider à comprendre plus clairement ce qui se passe dans le cerveau pendant l'épilepsie, ainsi qu'à concevoir et à tester de meilleures thérapies, comme le composé sélectif développé par AstraZeneca dont les scientifiques ont également contribué à ce projet.

Un pas quantitatif mais précoce

Les neuroscientifiques ont longtemps spéculé sur le partenariat entre le récepteur GABA A et la collybistine. Maintenant nos résultats, récemment publiés dans Nature Communications, définissez-le quantitativement.

Bien que nous connaissions les récepteurs GABA A - qui répondent au neurotransmetteur GABA -, la signalisation inhibitrice du contrôle, nous sommes toujours en train de comprendre comment cela fonctionne. La signalisation GABA est variée, avec différents types de connexion qui exercent un contrôle distinct sur le déclenchement des cellules - autre chose sur laquelle nous devons travailler pour comprendre. Et le dysfonctionnement de la signalisation GABA est impliqué dans un certain nombre d'autres troubles du cerveau, en plus de l'épilepsie.

Le but ultime de cette recherche est de concevoir des traitements capables de contrôler les connexions inhibitrices au niveau du segment initial de l’axone. Nous aimerions être en charge de cet interrupteur, capable de désactiver les décharges neuronales incontrôlables vues lors d’une crise épileptique.

J'imagine la vie avec l'épilepsie et j'imagine aussi la vie sans elle.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation par Rochelle Hines. Lisez l'article original ici.