Des types distincts de neurones cérébelleux contrôlent les comportements moteurs et sociaux, révèlent ces travaux, menés par une équipe du Texas Children's Hospital et du Baylor College of Medicine (Houston). L'étude, publiée dans Nature Communications, apporte la première preuve in vivo du rôle critique de sous-ensembles spécifiques de neurones dans l'acquisition de comportements moteurs et sensoriels/émotionnels. De plus, ces différents groupes de neurones de différentes zones du cervelet contribuent différemment aux comportements moteurs et non moteurs, au cours du développement et à l'âge adulte.
Le cervelet, une région du cerveau postérieur, est impliqué dans la coordination motrice, l'acquisition du langage et la régulation des comportements sociaux et émotionnels. Cependant, 2 types distincts de neurones cérébelleux régulent de façon spécifique, les fonctions motrices et les fonctions sociales, au cours du développement et à l'âge adulte.
Les circuits cérébelleux établis par 2 grands types de neurones
Les noyaux cérébelleux sont présents dans la couche la plus profonde du cervelet. Ces noyaux sont entourés d'une couche externe de tissu très « alambiquée » appelée cortex cérébelleux, qui contient la plupart des autres types de neurones du cervelet. Le cortex cérébelleux reçoit des informations de la plupart des parties du corps et des autres régions du cerveau. Ces entrées sont intégrées par de nombreux types de neurones cérébelleux et les noyaux cérébelleux profonds – les seules structures de sortie du cervelet qui envoient ensuite ces données aux autres parties du cerveau.
Au cours du développement, les lésions cérébelleuses chez les prématurés sont souvent associées à des troubles du mouvement, du langage et à des déficits sociaux. Des preuves de plus en plus nombreuses chez les patients et les modèles animaux suggèrent que le site de la blessure et sa gravité relative déterminent le type et l'étendue des symptômes.
L’étude : l’auteur principal, le Dr Roy Sillitoe, professeur de pathologie et de neurosciences au Baylor College of Medicine explique que « l’objectif est de comprendre si les neurones glutamatergiques excitateurs du cortex cérébelleux et les neurones des noyaux cérébelleux agissent différemment pour établir et maintenir des comportements moteurs et sociaux au cours du développement et à l'âge adulte ».
Plusieurs études récentes ont déjà suggéré que les différents types de neurones cérébelleux jouent des rôles spécifiques, ce qui a incité l’équipe à comprendre comment si peu de types de neurones dans le cervelet pouvaient réguler autant de fonctions motrices et non motrices. Les scientifiques se sont alors concentrés sur les lignées de neurones glutamatergiques dans le cervelet, suspectées comme à l'origine de la majorité des fonctions du cervelet.
Grâce à une combinaison de techniques génétiques appliquées à des souris de différents stades de développement, l’équipe constate que :
- les neurones excitateurs du cortex cérébelleux contrôlent les comportements sociaux tandis que les neurones du noyau cérébelleux régulent la fonction motrice ;
- faire taire les lignées excitatrices dans le cortex cérébelleux et les noyaux cérébelleux aux premiers stades postnatals entraîne de graves altérations dans les fonctions motrices et sociales ;
- cependant, au moment où ces souris génétiquement modifiées deviennent adulte, les évolutions moléculaires naturelles permettent de normaliser, en grade partie la fonction du cortex cérébelleux, avec une restauration complète des comportements sociaux et seulement de légers déficits moteurs ;
- ainsi, il semble que les déficits sociaux précoces et l'acquisition retardée de comportements sociaux -chez ces souris – soient liés à une normalisation retardée de la fonction des neurones du cortex cérébelleux.
Le cerveau est cependant capable de compenser certaines perturbations, mais pas toutes
En synthèse :
- le silence des neurones excitateurs du cortex cérébelleux n'altère pas l’ensemble des fonctions cérébelleuses ;
- les neurones excitateurs du cortex cérébelleux et les neurones des noyaux cérébelleux régulent différemment l'acquisition des comportements moteurs et sociaux – les neurones du cortex cérébelleux contrôlent l'acquisition des compétences sociales tandis que les noyaux cérébelleux affectent l’acquisition et la régulation des comportements moteurs ;
- enfin, le cerveau est capable de compenser certaines perturbations, mais pas toutes, qui se produisent dans le cervelet en développement.
Cette recherche expérimentale aboutit ainsi à plusieurs découvertes importantes sur les rôles des différents types de neurones cérébelleux, mais interroge aussi sur les processus en jeu dans la compensation de la perte des neurones glutamatergiques excitateurs et la restauration de la fonction.
Une meilleure compréhension de ces mécanismes pouvant permettre de trouver de nouvelles thérapies pour restaurer les fonctions motrices et non motrices après une lésion cérébrale ou une maladie neurologique.
Source: Nature Communications 15 May 2023 DOI : 10.1038/s41467-023-38475-9 Glutamatergic cerebellar neurons differentially contribute to the acquisition of motor and social behaviors
