Les synapses entre les cellules nerveuses du cerveau subissent un remodelage constant, ce qui constitue la base de l'apprentissage et participe à la plasticité cérébrale. Cette équipe de la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU- Munich) identifie les molécules qui dirigent le remodelage ou notre capacité d’apprentissage. Au cœur du processus, des ARN messagers qui tels des facteurs polyvalents et bien renseignés sur leur tournée viennent délivrer leurs instructions aux synapses. Une toute nouvelle compréhension de la plasticité synaptique, documentée dans la revue Nature Communications.
Le cerveau humain est comme un chantier de construction à long terme qui n’en finit jamais ; il y a toujours quelque chose à faire. Une évolution constante particulièrement pour les synapses, ces liaisons fonctionnelles entre les cellules nerveuses, qui sont constamment renforcées, atténuées ou éliminées. Ce processus de plasticité synaptique est la base de notre capacité à stocker des données et les mémoriser, c’est l’apprentissage. Les instructions nécessaires à la synthèse des composants qui participent à ce process sont codées dans des molécules appelées ARN messagers (ARNm) puis transmises à des synapses spécifiques. Cependant, la manière dont ces composés atteignent leurs destinations reste mal comprise. Cette équipe de biologistes cellulaires a donc suivi le transport d'ARNm individuels vers des synapses spécifiques. L’analyse révèle qu’un même ARNm peut servir plusieurs fois différentes destinations. Les chercheurs comparent ce phénomène à un restaurant japonais dont les sushis (ARNm) sont présentés sur un tapis roulant (« sushi tournant ») de manière à ce que les clients (synapses) puissent choisir librement parmi les mets proposés.
Les ARNs messagers sont comparés à des sushis sur un tapis roulant, attendant de rejoindre la bonne synapse
L’ARN messager est polyvalent »
Afin de desservir le vaste réseau de synapses, les ARNm doivent être transportés du noyau du corps cellulaire aux branches terminales de la synapse. Pour surveiller ce processus, l'équipe a utilisé des cultures cellulaires dérivées de neurones extraits de l'hippocampe du rat, étiqueté des ARNm spécifiques dans des cellules vivantes avec un colorant fluorescent, ce qui leur a permis de suivre leur itinéraire en temps réel. Cette observation leur a permis de déterminer, pour la première fois, si une molécule donnée est livrée directement à une synapse particulière ou si différents ARNm sont traités différemment selon les synapses de destination. Les chercheurs ont pu suivre comment un ARNm atteint une synapse en « plongeant » le long d’une dendrite- les dendrites agissant comme des antennes qui reçoivent les entrées des synapses d'autres cellules. L’étude révèle qu'un même ARNm peut circuler de manière répétée entre le corps cellulaire et ces processus nerveux comme le sushi qui « fait le tour des tables » sur son tapis roulant va retrouver le client qui le choisit.
L’ARN messager connait l’adresse de livraison
L’ARNm est doté d’une sorte de tag (timbre et adresse) qui permet de diriger la molécule vers le bon site de la cellule. Si ce tag est laissé intact, le transport du corps cellulaire vers les processus neuronaux est plus efficace et l'ARNm est avancé vers la synapse de manière encore plus rapprochée. Des protéines de liaison à l'ARN sont également identifiées, comme « Staufen2 », une prortéine déjà documentée comme impliquée dans la régulation du transport de l'ARNm par ce système de tri cellulaire. Staufen2 est ainsi capable de lier plusieurs ARNm différents.
Des données fondamentales qui permettent d’avancer dans la compréhension des mécanismes sous-jacents à la délivrance de protéines aux synapses et donc de la plasticité cérébrale.
Source: Nature Communications 18 July 2019 Live cell imaging reveals 3′-UTR dependent mRNA sorting to synapses
Plus sur la Plasticité cérébrale sur Neuro Blog
