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Voir les neurones en action en les rendant lumineux

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Grâce à des anticorps fluorescents qui s'attachent sur des protéines neuronales, des chercheurs ont pu visualiser l'activité des neurones dans le cerveau de souris vivantes. Leurs résultats mettent en évidence le mouvement continu des liaisons cérébrales.

Un neurone en culture. Les synapses excitatrices et inhibitrices sont respectivement en vert et en rouge. © Don Arnold, DP

Le cerveau reçoit sans cesse de nombreuses informations auxquelles il doit répondre de manière appropriée. Les synapses, qui correspondent aux zones de contact entre deux neurones, sont essentielles à la diffusion des messages nerveux. Par voie chimique ou électrique, elles font très rapidement circuler des données diverses dans le système cérébral, qui est ainsi en perpétuelle effervescence.

Les synapses chimiques représentent les liaisons neuronales majoritaires. Elles assurent la circulation des messages nerveux par la libération de molécules particulières appelées neurotransmetteurs. Elles peuvent être excitatrices (capables de faire circuler l'influx nerveux) ou inhibitrices (aptes à interrompre le message). En général, les neurones sont couverts de ces deux types de synapses. En fonction des informations reçues, certains circuits synaptiques s'éteignent et d'autres s'allument.

Les synapses permettent la liaison entre deux neurones et la transmission de l'influx nerveux. Il existe en existe deux types, les électriques et les chimiques. Moins rapides, les secondes sont plus malléables. © Graham Johnson, Graham Johnson Medical Media, Boulder, Colorado

Des chercheurs américains de l'université de Caroline du Sud viennent de faire une avancée importante dans la visualisation du travail cérébral. Au cours de leur étude, ils ont réussi à observer l'activité des fentes synaptiques grâce à des anticorps fluorescents utilisés chez les souris. Ces résultats sont publiés dans la revue Neuron.

Les synapses évoluent in vivo

De nombreuses protéines interviennent pour relayer les données entre deux cellules nerveuses. Parmi elles, on trouve les protéines PSD95 et géphyrine, situées dans le neurone postsynaptique qui reçoit l'information. PSD95 est localisée dans une synapse excitatrice, alors que la géphyrine est présente au niveau d'une liaison inhibitrice.

Les scientifiques ont mis au point des anticorps fluorescents ciblant ces deux protéines. Ils ont tout d'abord utilisé des cultures de cellules nerveuses et ont montré qu'ils pouvaient visualiser nettement les synapses inhibitrices et excitatrices en plaçant les cellules sous une lumière bleue.

L'équipe ne s'est pas arrêtée là, et a voulu confirmer l'efficacité de sa technique in vivo chez la souris. Les chercheurs ont injecté les anticorps dans le cerveau des rongeurs et ont pu observer la localisation des synapses par une technique de microscopie à deux photons, qui permet de visionner la fluorescence sur des tissus vivants. « Lors d'un apprentissage ou de la formation d'un souvenir, le cerveau se modifie, explique Don Arnold, le directeur de cette étude. Nos observations confirment que la distribution des connexions synaptiques se modifie in vivo. »

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