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Le dialogue entre neurones observé à l'échelle de la molécule

La communication entre les cellules nerveuses, les neurones, vue en vidéo grâce à un nouvel outil de pointe, dit nanotechnologique et qui permet d'avoir des images de mouvements d'objets de taille ultra-minuscule, révèle une agitation de molécules jusque là insoupçonnée, selon des chercheurs français.Ce bavardage entre neurones, qui se manifeste par une véritable "agitation moléculaire" au niveau de leur jonction, ou synapse, a pu être filmé à la vitesse réelle en vidéomicroscopie (20 images/seconde) et pendant des durées sans précédent selon ces travaux alliant biologie, physique et mathématiques, à paraître vendredi dans la revue américaine Science. La vidéo a pu être réalisée grâce à un nouvel outil nanotechnologique conçu pour l'imagerie cellulaire. Les chercheurs ont travaillé sur des cultures de neurones de moelle épinière de rats, au niveau de la synapse, à l'échelle du milliardième de mètre. "La synapse est le lieu de communication entre deux cellules nerveuses, par lequel transitent des messages électriques transformés en messages chimiques" (neurotransmetteurs), explique le biologiste Antoine Triller (Inserm/ENSP), qui a mené ce travail avec l'équipe de physiciens de Maxime Dahan (CNRS/ENS). Ces molécules chimiques se transforment à nouveau en signal électrique une fois arrivées au niveau de la membrane de la cellule réceptionnant le message. Ces signaux, triés et intégrés au fur et à mesure de leur arrivée, concourent ainsi à la transmission de l'influx nerveux qui s'effectue en permanence dans notre organisme. Les messages chimiques sont reconnus par des "récepteurs", des molécules présentes sur la membrane des neurones cibles de l'information. Jusqu'alors, on croyait que la synapse était stable, c'est-à-dire qu'elle comportait des récepteurs dont le nombre et les propriétés ne variaient guère, sinon à l'occasion d'apprentissage par exemple. Or, "les récepteurs bougent aussi. C'est tout à fait nouveau", le phénomène était "soupçonné, mais n'avait jamais été vu" auparavant, selon M. Triller. "On pense qu'on a fait une découverte importante", dit-il. Les chercheurs ont travaillé sur le récepteur de la glycine (un signal inhibiteur). "Quand un récepteur se ballade, son environnement change, ses propriétés aussi, ce qui devrait avoir des conséquences pharmacologiques importantes", ajoute-t-il. Certaines maladies neuro-dégénératives, psychiatriques ou l'épilepsie comportent en effet des défauts au niveau de la jonction entre neurones et de nombreux médicaments (benzodiazépines, antidépresseurs, anti-épileptiques, des anesthésiques...) agissent à ce niveau. Il s'agit d'une des premières utilisations en biologie de nanocristaux semiconducteurs, des particules appelées "Quantum Dots", dont la taille est de l'ordre de 5 nanomètres (ou 5 milliardièmes de mètre). "Ces particules sont de petites ampoules qui servent à donner la position d'une molécule. On obtient ainsi une information sur la manière dont cet objet biologique se déplace", explique Maxime Dahan. Une fois attachée à un récepteur (protéine), cette nanoparticule peut émettre de la lumière, un signal optique fluorescent permettant d'en suivre les mouvements "pendant des durées sans précédent, atteignant des dizaines de minutes", selon les chercheurs. Pas limités aux neurones, ces outils issus des nanotechnologies, sciences de l'infiniment petit, pourraient servir à étudier d'autres protéines, voire, à plus long terme, à apporter des informations moléculaires et cellulaires plus précises dans le cadre d'exploration fonctionnelle des organes.

Science : http://www.sciencemag.org/

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