Contrôler le recâblage rapide de circuits du cerveau par stimulation visuelle configurée
Dans une nouvelle Ă©tude, dont les rĂ©sultats paraissent dans le numĂ©ro de cette semaine de Science, des chercheurs montrent pour la première fois comment le cerveau effectue un recâblage de ses connexions et les adapte diffĂ©remment selon le moment relatif de stimuli sensoriels. Un modèle très rĂ©pandu dans la plupart des manuels en neurosciences explique comment les circuits nerveux pourraient affiner leur connectivitĂ© selon la dĂ©charge configurĂ©e de cellules cĂ©rĂ©brales, un modèle qui n’avait pas encore Ă©tĂ© observĂ© directement en temps rĂ©el. La « Hebbian Theory », du nom du psychologue Donald Olding Hebb de l’UniversitĂ© Â鶹AV qui l’a proposĂ©e le premier en 1949, a Ă©tĂ© rĂ©sumĂ©e ainsiĚý:
« Des cellules dont la décharge est synchronisée se lient les unes aux autres. Des cellules dont la décharge n’est pas synchronisée perdent leur lien. »
Autrement dit, une cellule nerveuse dont la dĂ©charge se fait au mĂŞme moment que celle des cellules nerveuses qui sont ses voisines formera des connexions stables et fortes avec ses cellules partenaires. Par contre, une cellule nerveuse dont la dĂ©charge n’est pas synchronisĂ©e avec celle de ses voisines finira par dĂ©stabiliser et retirer ses connexions.  « Pour la première fois, nous avons une preuve directe en temps rĂ©el fournie par l’observation de cellules cĂ©rĂ©brales dans un animal intact pour Ă©tayer le modèle de Hebb, mais nous apportons aussi de nouveaux dĂ©tails Ă©tonnants qui actualisent fondamentalement le modèle pour le 21e siècle », indique Edward Ruthazer, chercheur chevronnĂ© de l’étude Ă l’Institut et hĂ´pital neurologiques de MontrĂ©al  – le Neuro de l’UniversitĂ© Â鶹AV et du Centre universitaire de santĂ© Â鶹AV.Â
L’étude, qui a utilisĂ© la microscopie multiphotons Ă balayage laser pour observer des cellules dans le cerveau d’animaux intacts, a dĂ©couvert qu’une dĂ©charge asynchrone, ou mal synchronisĂ©e, fait non seulement perdre aux cellules du cerveau leur capacitĂ© de dĂ©clencher la dĂ©charge d’autres cellules, mais les pousse contre toute attente Ă accroĂ®tre considĂ©rablement leur Ă©laboration de nouvelles branches en quĂŞte de partenaires mieux assortis. « La constatation Ă©tonnante et tout Ă fait inattendue est que mĂŞme si le remodelage des circuits nerveux issu de la stimulation asynchrone affaiblit activement les connexions, il y a une hausse de 60 % des branches axonales qui explorent l’environnement, mais ces ramifications exploratoires ne vivent pas longtemps », de dire le P°ůĚý¸éłÜłŮłó˛ąłú±đ°ů.Ěý
IMAGES de nerfs en action dans des tĂŞtards xĂ©nopes transparentsĚý:
Le laboratoire du Pr Ruthazer observe la formation des circuits du cerveau durant le développement afin de mieux comprendre les règles qui guident  le câblage du cerveau sain et de faire progresser les traitements pour des lésions du système nerveux ainsi que les thérapies pour des troubles du développement neurologique, comme l’autisme et la schizophrénie. Fait étonnant, près d’un Canadien sur 100 souffre de l’un de ces troubles, ce qui entraînerait un coût de plus de 10 milliards par an pour l’économie du Canada en plus de bouleverser la vie des patients et de leurs proches.
Dans le cerveau en développement, des connexions initialement imprécises entre des cellules nerveuses sont peu à peu élaguées pour faire place à des connexions plus fortes et plus précises. Ce processus est une réaction à la stimulation modelée de l’environnement. « La façon dont nous percevons le monde en tant qu’adultes est directement influencée par ce que nous avons vu lorsque nous étions plus jeunes », dit le Pr Ruthazer.
L’équipe du Pr Ruthazer étudie le développement du cerveau dans des têtards xénopes, dont l’avantage est qu'ils sont transparents, ce qui permet de voir clairement leur système nerveux. L’équipe a développé un modèle qui permet d’observer le remodelage de cellules nerveuses in vivo, en temps réel, et de mesurer l’efficacité des connexions entre les cellules. Des fibres optiques ont été utilisées pour stimuler les yeux des têtards avec différentes configurations de lumière, pendant qu’on observait et enregistrait la formation de branches de cellules nerveuses. La stimulation asynchrone avait recours à des éclats de lumière présentés à chaque œil à différents moments, tandis que la stimulation synchrone stimulait simultanément les deux yeux.
Par ailleurs, le groupe du Pr Ruthazer a aussi commencé à identifier les mécanismes moléculaires à l’origine de ces changements dans le système nerveux. Il semble que la stabilisation des ramifications des cellules nerveuses de la rétine causée par la décharge synchrone met en jeu une signalisation en aval de l’activation synaptique d’un récepteur de neurotransmetteur, le récepteur du N-méthyl-D-aspartate. En revanche, la croissance exploratoire qui se produit avec l’activité asynchrone ne semble pas nécessiter l’activation de ce récepteur.
Version intĂ©grale de l’article publiĂ© dans ScienceĚý:
Le Neuro
L’Institut et hĂ´pital neurologiques MontrĂ©al – le Neuro, est un centre mĂ©dical universitaire unique qui se consacre aux neurosciences. FondĂ© en 1934 par l’éminent neurochirurgien Wilder Penfield, le Neuro a acquis une renommĂ©e internationale pour son intĂ©gration de la recherche, de ses soins exceptionnels aux patients et de sa formation spĂ©cialisĂ©e, essentiels Ă l’avancement de la science et de la mĂ©decine. Ă€ la fois institut de recherche et d’enseignement de l’UniversitĂ© Â鶹AV, le Neuro constitue l’assise de la mission en neurosciences du Centre universitaire de santĂ© Â鶹AV. Les chercheurs du Neuro sont des chefs de file reconnus mondialement pour leur expertise en neurosciences cellulaire et molĂ©culaire, en imagerie du cerveau, en neurosciences cognitives, ainsi que dans l’étude et le traitement de l’épilepsie, de la sclĂ©rose en plaques et de troubles neuromusculaires. Pour tout renseignement, veuillez consulter leneuro.com.