Béatrice Garnier
Les scientifiques ont créé l’une des images 3D les furthermore détaillées de la synapse, la jonction importante où les neurones communiquent entre eux par un échange de signaux chimiques. Ces modèles à l’échelle nanométrique aideront les scientifiques à mieux comprendre et étudier les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Huntington et la schizophrénie.
La nouvelle étude apparaît dans la revue PNAS et a été rédigée par une équipe dirigée par Steve Goldman, MD, PhD, codirecteur du Heart for Translational Neuromedicine de l’Université de Rochester et de l’Université de Copenhague. Les résultats représentent une réalisation technique importante qui permet aux chercheurs d’étudier les différentes cellules qui convergent vers des synapses individuelles à un niveau de détail qui n’était pas réalisable auparavant.
“C’est une selected de comprendre la structure de la synapse à partir de la littérature, mais c’en est une autre de voir de vos propres yeux la géométrie précise des interactions entre les cellules individuelles”, a déclaré Abdellatif Benraiss, PhD, professeur agrégé de recherche au Center for Neuromédecine translationnelle et co-auteur de l’étude. “La capacité de mesurer ces environnements extrêmement petits est un domaine jeune et a le potentiel de faire progresser notre compréhension d’un selected nombre de maladies neurodégénératives et neuropsychiatriques dans lesquelles la fonction synaptique est perturbée.”
Les chercheurs ont utilisé la nouvelle approach pour comparer le cerveau de souris saines à celui de souris porteuses du gène mutant responsable de la maladie de Huntington. Des recherches antérieures dans le laboratoire de Goldman ont montré que les astrocytes dysfonctionnels jouent un rôle clé dans la maladie. Les astrocytes sont membres d’une famille de cellules de soutien dans le cerveau appelées cellules gliales et aident à maintenir l’environnement chimique approprié au niveau de la synapse.
Les chercheurs se sont concentrés sur les synapses qui impliquent les motoneurones à épines moyennes, la perte progressive de ces cellules est une caractéristique de la maladie de Huntington. Les chercheurs ont d’abord dû identifier les synapses cachées dans l’enchevêtrement des trois cellules différentes qui convergent sur le web page : l’axone pré-synaptique d’un neurone distant sa cible, le motoneurone submit-synaptique de l’épine moyenne et les processus fibreux d’un astrocyte voisin.
Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé des virus pour attribuer des étiquettes fluorescentes distinctes aux axones, aux motoneurones et aux astrocytes. Ils ont ensuite retiré les cerveaux, imagé les zones d’intérêt par microscopie multiphotonique et utilisé une strategy appelée marquage infrarouge qui utilise des lasers pour créer des factors de référence dans le tissu cérébral, ce qui a permis aux chercheurs de relocaliser ultérieurement les cellules d’intérêt.
L’équipe a ensuite examiné le tissu cérébral à l’aide d’un microscope électronique à balayage en série situé à l’Université de Copenhague, un outil de recherche créé pour étudier les furthermore petites constructions du cerveau. L’appareil utilise un couteau en diamant pour retirer et imager en série des tranches ultrafines de tissu cérébral, créant ainsi des modèles 3D à l’échelle nanométrique des cellules marquées et de leurs interactions au niveau de la synapse.
“Les modèles révèlent la géométrie et les relations structurelles entre les astrocytes et leurs synapses partenaires, ce qui est important automobile ces cellules doivent interagir d’une manière spécifique au niveau de la synapse”, a déclaré Carlos Benitez Villanueva, PhD, associé principal au Centre de neuromédecine translationnelle et premier auteur. de l’étude. “Cette approche nous donne la capacité de mesurer et de décrire la géométrie de l’environnement synaptique, et de le faire en fonction de la maladie gliale.”
Dans le cerveau de souris en bonne santé, l’équipe a observé que les processus astrocytaires engageaient et enveloppaient complètement l’espace autour de la synapse en forme de disque, créant un lien étroit. En revanche, les astrocytes des souris de Huntington n’étaient pas aussi efficaces pour investir ou séquestrer la synapse, laissant de grandes lacunes. Ce défaut structurel permet au potassium et au glutamate – des substances chimiques qui régulent la communication entre les cellules – de s’échapper de la synapse, perturbant potentiellement la conversation cellule-cellule normale.
Le dysfonctionnement des astrocytes a été lié à d’autres conditions, notamment la schizophrénie, la sclérose latérale amyotrophique et les démences frontotemporales. Les chercheurs pensent que cette method pourrait grandement améliorer notre compréhension de la base structurelle précise de ces maladies. En particulier, ils soulignent que cette system pourrait être utilisée pour évaluer l’efficacité des stratégies de remplacement cellulaire, qui remplacent les cellules gliales malades par des cellules saines, pour traiter ces maladies.
Les co-auteurs supplémentaires incluent Hans Stephensen et Jon Sporring de l’Université de Copenhague, et Rajmund Mokso de l’Université de Lund en Suède. L’étude a été financée par la Fondation Novo Nordisk et la Fondation Lundbeck.
