Résumé :
L'équipe de recherche de l'Institut Allen a cartographié les connexions neuronales du locus coeruleus (locus coeruleus, également connu sous le nom de « locus coeruleus » en raison de son pigment bleu foncé) dans le tronc cérébral de la souris et a découvert que la longueur totale de l'axone d'un neurone atteint 70,32 centimètres, ce qui est le neurone de souris le plus long mesuré jusqu'à présent. Les recherches montrent que cette zone, qui était auparavant considérée comme diffusant un signal unique à l’ensemble du cerveau, contient en réalité des groupes de cellules ayant des voies et des fonctions de projection distinctes. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.
Bien que le locus coeruleus n'occupe qu'une petite partie des cellules cérébrales, il constitue une source importante de noradrénaline. La norépinéphrine est impliquée dans la régulation des états d’attention, d’apprentissage, de stress ou d’éveil, et affecte également la fréquence cardiaque. Les chercheurs comparaient le locus coeruleus à un « mégaphone » qui diffuse uniformément dans tout le cerveau ; de nouvelles recherches suggèrent qu'il s'agit plutôt d'un réseau de communication qui envoie différents signaux à des zones spécifiques du cerveau.
L'équipe de recherche a combiné l'imagerie du cerveau entier, l'enregistrement de l'activité neuronale, l'analyse génétique et des expériences comportementales pour analyser la morphologie, l'emplacement de projection et l'activité des neurones dans le locus coeruleus des souris. La recherche comprenait l’imagerie du cerveau entier de près de 35 000 neurones, l’analyse de l’expression génique de près de 400 000 cellules et la reconstruction morphologique complète de 132 neurones du locus coeruleus. Les résultats ont montré que les neurones dorsaux du locus coeruleus se projettent principalement vers le cortex cérébral et le cerveau antérieur, tandis que les neurones ventraux connectent principalement le tronc cérébral et la moelle épinière ; ces différences anatomiques correspondent également à différentes caractéristiques d'expression génique.
Dans une tâche de prise de décision, les neurones du locus coeruleus dorsal deviennent actifs lorsque les souris modifient leurs choix en raison de conséquences négatives ; tandis que la cadence de déclenchement des neurones ventraux augmente juste avant que les souris soient sur le point d'ignorer les signaux susceptibles d'apporter des récompenses. Sur cette base, les chercheurs pensent que la voie de projection dorsale est liée aux signaux d’apprentissage, tandis que la voie ventrale peut affecter l’engagement ou non de l’animal dans une interaction environnementale. Cependant, ces conclusions proviennent d’expériences sur des souris et ne peuvent pas être directement équivalentes aux effets sur le cerveau humain.
L'étude a également révélé que la longueur totale moyenne des axones des neurones du locus coeruleus est d'environ 34 à 35 centimètres, le plus long atteignant 70,32 centimètres. La « longueur » fait ici référence à la longueur totale de chaque branche de l’axone du neurone après reconstruction complète, et non à une fibre nerveuse droite et continue s’étendant sur 70 cm. Ce neurone délivre de la noradrénaline à de vastes zones du cortex cérébral mais évite le cervelet, le tronc cérébral et la moelle épinière, démontrant ainsi une couverture large mais non indifférenciée de ses connexions.
Le système norépinéphrine a été la cible de médicaments liés à la dépression, à l'anxiété, au trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité et à d'autres maladies, et les neurones du locus coeruleus sont également considérés comme l'une des cellules endommagées dans les premiers stades de la maladie d'Alzheimer. L'équipe de recherche estime qu'une meilleure compréhension du rôle des différents circuits pourrait aider à réguler plus précisément des circuits neuronaux spécifiques à l'avenir et à réduire les effets secondaires sur d'autres circuits lorsqu'ils affectent une zone du cerveau ; cependant, il s’agit encore d’une direction de recherche fondamentale et aucun nouveau traitement n’a encore été testé.
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