Cette adaptation continue du cerveau aux nouvelles informations en fonction des expériences et des apprentissages, passe par de nouvelles connexions entre les neurones via les synapses. La façon dont les neurones parviennent à atteindre les dendrites en forme de bras pour communiquer avec d'autres neurones déclenche tout une chorégraphie de gènes, de molécules de signalisation, d'échafaudages et de machineries cellulaires. Ces scientifiques du Scripps Research (La Jolla) et du Max Planck Florida Institute for Neuroscience identifient ici, dans la revue Science Advances, une nouvelle clé de ce phénomène nommé « plasticité cérébrale » : le rôle central d’une molécule de signalisation, un long ARN non codant que les scientifiques ont nommé ADEPTR.
Les chercheurs décryptent comment l'activation synaptique favorise une cascade de signalisation qui se traduit par l'expression de ce long ARN non codant, ADEPTR, rapidement transporté le long des dendrites jusqu'aux synapses, où il agit sur les protéines impliquées dans la formation des synapses. Ainsi, avec l’aide de plusieurs technologies de microscopie de pointe, ces scientifiques ont pu suivre les mouvements d'ADEPTR, observer sa formation, son déplacement, sa mobilisation au niveau de la synapse et son rôle clé d’activation d'autres protéines lors de la stimulation d'un neurone.
Le voyage d’un long ARN non codant jusqu'aux confins de la cellule cérébrale
ADEPTR médie la plasticité : ce long voyage est rendu possible par un porteur cellulaire qui pointe sur la dendrite, appelé moteur moléculaire kinésine ? Ce vecteur dépose ADEPTR près de la jonction de la synapse, où il active d'autres protéines. Les scientifiques constatent que si jamais ADEPTR est réduit au silence, la formation de nouvelles synapses est interrompue.
ADEPTR un ARN long non codant : Les ARN non codants ont longtemps été décrits comme de l’ADN poubelle, parce que leur rôle dans les cellules reste mal caractérisé, en particulier dans les neurones. Un ARN long non codant est un type d'ARN qui dépasse 200 nucléotides et ne code pas pour une protéine. Il y a des milliers d’ARN longs non codants dans nos cellules, mais dans la plupart des cas, leur fonction est inconnue. Si la plupart de ces longs ARN non codants ont tendance à rester dans le noyau cellulaire, on sait aujourd’hui que certains cependant régulent la transcription des gènes.
Ici, ce long ARN non codant « ADEPTR » joue un rôle de signalisation dans la plasticité neuronale et conditionne la capacité des neurones à s'adapter avec l'expérience et les nouvelles connaissances. Cette recherche apporte ainsi une nouvelle preuve des fonctions des ARN longs non codants au niveau de la synapse.
ADEPTR passe très rapidement du noyau à la synapse : les scientifiques travaillent ici à partir d’hippocampes de souris, l’hippocampe étant la zone du cerveau impliquée dans l'apprentissage, la mémoire et les émotions. Lorsque l’équipe stimule les neurones avec des activateurs pharmacologiques de signalisation liée à l'apprentissage, ils observent, grâce à leurs techniques de microscopie à haute résolution que l'ARN long non codant ADEPTR rapidement exprimé est immédiatement « transporté » vers les ramifications externes de la cellule. Là, les molécules ADEPTR interagissent avec des protéines qui jouent un rôle dans l'organisation structurale des synapses, des protéines appelées spectrine 1 et ankyrine B. Enfin, ADEPTR exposée au neurotransmetteur inhibiteur, GABA, est régulée à la baisse.
Les chercheurs vont maintenant tenter de préciser, in vivo, le rôle d’ADEPTR dans la formation de nouveaux souvenirs : « Il reste encore beaucoup à apprendre sur la magnifique complexité de ce processus biologique fondamental ».
Source: Science Advances 16 Apr 2021 DOI: 10.1126/sciadv.abf0605 Activity-regulated synaptic targeting of lncRNA ADEPTR mediates structural plasticity by localizing Sptn1 and AnkB in dendrites
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