Qui aurait cru que le « petit » ver C. elegans a, lui aussi, un système nerveux complexe et capable de contrôler ses propres mouvements ? Cette étude de chercheurs de Harvard vient d'identifier chez ce ver des neurones affectés de 2 fonctions différentes, le mouvement et le signal en retour qui permet de contrôler le mouvement en tenant compte de l'environnement. Ce feedback appelé la réponse corollaire joue très probablement, lorsqu'il est déréglé, un rôle éminent dans certains troubles neurologiques comme la schizophrénie. Quel intérêt ? Et bien le neurone de Caenorhabditis elegans pourrait bien être un modèle très précieux pour comprendre la schizophrénie et développer ensuite de nouveaux traitements. Une recherche à découvrir dans l'édition du 13 mai de la revue Nature.
Depuis des décennies, les scientifiques étudient C. elegans, ce minuscule ver transparent pour trouver des indices sur la façon dont les neurones se développent et fonctionnent. Cette découverte d'un système nerveux bien plus sophistiqué qu'on ne le pensait et qui dispose d'un mécanisme d'autocontrôle, va à l'encontre des conclusions de précédentes recherches qui voyaient des neurones comme des unités autonomes monofonctionnelles.
Mouvement et feedback du mouvement, 2 fonctions au sein d'un même neurone : Le Pr Yun Zhang, agrégé de biologie au Centre pour la Science du Cerveau vient d'obtenir la preuve avec ses collègues que, dans certains neurones, figurent différents compartiments, des neurites ou axones, qui hébergent des activités simples et indépendantes les unes des autres. Ces fonctions locales « hébergées » dans des neurites individuels recouvrent 2 fonctions, celle du mouvement et celle du contrôle du mouvement.
Quand les vers pratiquent aussi la décharge corollaire : Une telle activité neuronale, compartimentée, n'est trouvée habituellement que dans des créatures complexes, mais l'équipe montre que les axones ou neurites des neurones de C. elegans en sont aussi capables. De plus, les vers utilisent les espaces interneurones -nommés RIA par les chercheurs- pour encoder une copie de l'instruction moteur du système nerveux central, un feedback du cerveau qui va permettre ensuite de contrôler et guider le mouvement au sein d'un environnement donné. La création de cette copie d'instruction, va permettre, ici au ver, d'ajuster la commande motrice initiale aux contraintes de son environnement. Les chercheurs appellent cette fonction la décharge corollaire. Michael Hendricks, co-auteur de l'étude, explique : « On pensait que cela fonctionnait dans un ordre clair et simple de type A-B-C mais nous constatons que ces signaux neuronaux ont des boucles de rétroaction ou feedback. Au sein de certains neurones, les synapses sont très organisées. Ainsi, chez C. elegans, la plupart des neurones comportent un ou deux processus linéaires avec des synapses différentes situées l'une à côté de l'autre. Ce principe d'activité compartimentée au sein d'un seul neurite n'avait jamais été démontré avant.
Mais quelle importance finalement ? C. elegans ne possède que 302 neurones et on pensait que chaque neurone était un module fonctionnel, donc que la « capacité cérébrale » dépendait simplement du nombre de neurones. Avec ces sous-unités fonctionnelles, cela élargit considérablement la capacité de calcul de ce système neuronal a priori relativement simple. Mais de nombreux organismes plus complexes, comme l'Homme, présentent également une activité neuronale compartimentée. Ce petit ver devient donc un modèle précieux pour étudier la façon dont fonctionne un système nerveux plus complexe. Et, parmi les questions clés que se posent les chercheurs, figure en particulier celle du fonctionnement de la décharge corollaire et si elle contribue à la plasticité neuronale.
Du ver à la schizophrénie : Car les vers sont de bons modèles pour étudier ce concept, ils interagissent bien avec leur environnement, en balayant la tête d'avant en arrière pour collecter des entrées ou données sensorielles. La décharge corollaire va permettre aux vers de terre de préciser leur mouvement et d'utiliser cette information en feedback pour ajuster leur prochain mouvement. La décharge corollaire est la raison pour laquelle vous ne pouvez pas vous chatouiller, explique le Dr Zhang. Vous avez déjà envoyé une copie de la commande moteur à votre cerveau, elle vous explique déjà ce que vous vous faites. Mais le fait que ce phénomène se produise chez C. elegans est important pour la recherche. Dans les cas de schizophrénie, on émet l'hypothèse que les voix et les idées délirantes des patients puissent justement être liées au dysfonctionnement de ce système. En étudiant chez C. elegans, comment il peut être endommagé et comment il pourrait être réparé, nous serons peut-être en mesure de mieux comprendre les troubles neurologiques et de trouver de nouveaux traitements.
Source: Nature doi:10.1038/nature11081 « Compartmentalized calcium dynamics in a C. elegans interneuron encode head movement” (Visuel Miller Lab)
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