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L’équipe de la DreSc. Paola Bezzi, au Département des neurosciences fondamentales de l’UNIL, en collaboration avec des chercheurs zurichois, a mis en évidence le rôle fondamental des astrocytes dans le fonctionnement de notre cerveau. Ces cellules étoilées pourraient constituer la clé de nouveaux traitements des maladies psychiatriques, telles que l’autisme ou la schizophrénie. L’étude est à découvrir dans l’édition du 13 avril 2021 de la revue «Cell Reports».
Des neurones, des synapses et ... des astrocytes
La fonction cérébrale est basée sur l'activité des circuits nerveux et sur les processus de transmission de signaux entre neurones, qui se produisent dans de petites structures appelées synapses. Juste après notre naissance, pendant la période de lactation, les neurones demeurent immatures alors que les synapses sont en pleine formation.
D’autres acteurs entrent en jeu dans ce mécanisme de maturation du cerveau: les astrocytes, aussi appelés cellules stellaires. Ces éléments étoilés font partie des cellules gliales, autrefois considérées comme une masse informe de substances «collantes» - d'où le nom de glie – qui maintiennent les neurones ensemble. Les astrocytes représentent un contingent structurel très important de notre cerveau puisqu’ils sont dix fois plus nombreux que les neurones considérés comme plus «nobles».
Malgré la richesse des connaissances sur les neurones et les synapses, peu de travaux se sont intéressés au rôle des astrocytes dans le processus de développement cérébral néonatal. C’est précisément l’objet d’une étude qui vient de paraître dans le magazine Cell Reports, dirigée par la DreSc. Paola Bezzi, Maître d'enseignement et de recherche au Département des neurosciences fondamentales (DNF) de la Faculté de biologie et de médecine de l’UNIL, et réalisée en collaboration avec le groupe du DrSc. Mirko Santello de l’Université de Zurich. Ces recherches ont révélé à quel point la croissance et la maturation des cellules stellaires immédiatement après la naissance sont cruciales pour la survie des neurones et donc pour la formation et le fonctionnement corrects des circuits nerveux chez le cerveau adulte.
De véritables «baby-sitters» de neurones
Afin de mener à bien leurs investigations, les scientifiques ont développé une nouvelle approche méthodologique basée sur l'injection de colorants fluorescents, qui peuvent fournir une vue plus détaillée de l'organisation structurale des astrocytes. Ils ont ainsi mis en évidence le fait que la fonctionnalité des circuits neuronaux et des synapses dépend du bon développement des astrocytes, lesquels ont une réserve d'énergie particulièrement développée pendant la période néonatale.
«Nous avons découvert que, parmi les différentes fonctions de ces cellules étoilées, il y en a une qui est fondamentale pour le fonctionnement des neurones: la production d'énergie. Les astrocytes sont de véritables «baby-sitters» de neurones en développement et utilisent beaucoup de carburant pour jouer ce rôle fondamental», détaille Paola Bezzi. En utilisant des techniques génétiques récentes combinées à une coloration monocellulaire, la neurobiologiste et son équipe ont démontré qu'en cas de dysfonctionnement des mitochondries – les organites responsables de la production d'énergie - les cellules étoilées ne se développent pas. Les astrocytes ne peuvent ainsi plus prendre soin des neurones et ce faisant induisent des problèmes de formation et de maturation des cellules nerveuses et des synapses.
«Dans nos travaux, nous avons d'abord été confrontés à la question de savoir comment les astrocytes peuvent réguler le développement périnatal des neurones», explique la DreSc. Tamara Zehnder, première coauteure de l’étude. «Les mitochondries sont des organites qui régulent les approvisionnements énergétiques de chaque cellule et se sont avérées indispensables dans le développement des astrocytes pour la régulation de la maturation des circuits neuronaux», ajoute le DrSc. Francesco Petrelli, également premier coauteur de l’étude.
Vers de nouveaux traitements des maladies psychiatriques
Dans le domaine des neurosciences, l’astrocyte représente actuellement l’un des sujets les plus passionnants, selon Paola Bezzi: «La recherche sur la compréhension de la maturation cérébrale périnatale sous-tend la compréhension des maladies connexes. Aujourd'hui, de nombreuses études visent à découvrir des mécanismes cellulaires et moléculaires, avec à la clé des médicaments potentiels pour des maladies neuro-développementales psychiatriques telles que l'autisme, la schizophrénie ou le déficit de l'attention. Celles-ci surviennent pendant la période périnatale et affectent principalement la maturation des circuits nerveux.» En ce sens, les résultats obtenus par le groupe lausannois pourraient aider à comprendre certains mécanismes de base et à trouver des traitements novateurs pour améliorer les symptômes des personnes touchées par ces pathologies.