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Le système nerveux mis à nu : synapses et nanotechnologie

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Une équipe de chercheurs de l'Inserm coordonnée par Antoine Triller (Directeur de l'Unité Inserm 497) associée à une équipe dirigée par Maxime Dahan du Laboratoire Kastler Brossel (Cnrs UMR 8552, Ens et Université Pierre et Marie Curie) vient de montrer l'intérêt d'un nouvel outil nanotechnologique pour l'imagerie cellulaire.

Image de neurones de l'encéphale qui compte de l'ordre de 100 milliards de neurones. On voit une sorte de réseau câblé constitué par les neurones et leurs prolongements, axones et dendrites.

Il permet d'apprécier en vidéomicroscopie et pendant de longues durées, la mobilité, sur la membrane, de protéines essentielles à la communication entre les neurones.
Il s'agit d'une des premières utilisations en biologie de nanoparticules semiconductrices, également appelées Quantum Dots.
Ces particules dont la taille est de l'ordre de 5 à 10 nanomètres, (c'est-à-dire de 5 à 10 milliardièmes de mètre) sont issues des progrès en synthèse des nanomatériaux. Elles vont permettre une exploration très fine et une compréhension des mouvements de molécules sur et dans les cellules. L'application qui en a été faite ici met en évidence des aspects insoupçonnés de la dynamique des récepteurs impliqués dans la communication entre les neurones. Ces travaux sont publiés dans la revue Science datée du 17 octobre 2003.

La synapse est ce lieu de jonction où s'opère la communication notamment entre deux neurones. Cette communication d'effectue par l'intermédiaire de récepteurs présents sur la membrane du neurone « cible ». Ces récepteurs « reconnaissent » les signaux chimiques émis par les terminaisons nerveuses des neurones émetteurs ou des cellules de l'environnement. Ces signaux chimiques sont transformés en signaux électriques par les cellules cibles. Ces signaux sont triés, intégrés au fur et à mesure de leur arrivée. Ils concourent au final à la transmission de l'influx nerveuxqui s'effectue en permanence sans que nous y songions.

Jusqu'alors, on pensait que la synapse était stable, c'est-à-dire que le nombre et les propriétés des récepteurs présents dans son espace, étaient fort peu modifiés d'un instant à l'autre, les modifications ne survenant que dans des circonstances particulières liées entre autres à l'apprentissage. Les travaux d'Antoine Triller montrent qu'en réalité, il n'en est rien. Bien au contraire, la synapse est en « équilibre dynamique », autrement dit les récepteurs changent continuellement de localisation. Leur répartition évolue également très rapidement, avec des cinétiques spécifiques selon qu'ils sont à proximité de la synapse, à l'extérieur, ou dans celle-ci.