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Communication dans le cerveau entre les astrocytes et les neurones

On ignore encore largement les détails moléculaires de l'interaction entre les astrocytes et les neurones. Un projet financé par l'UE a cherché à comprendre l'impact des astrocytes et de leur régulation sur le réseau de neurones du cerveau.
Communication dans le cerveau entre les astrocytes et les neurones
Le fonctionnement du cerveau est basé sur l'activité des neurones et le traitement des signaux passant entre les neurones. Les astrocytes sont, en général, considérées comme soutenant le fonctionnement des neurones. De nouvelles preuves ont démontré l'existence d'une communication entre ces deux types de cellules, en culture et sur des tranches de cerveau. Cependant, les propriétés et le rôle in vivo des astrocytes restent largement inconnus. Le but principal du projet NEUGLIANET («Role of astrocytes in neuronal network function in visual cortex») était d'élucider l'impact des astrocytes sur le fonctionnement du réseau de neurones ainsi que le traitement des informations sensorielles in vivo.

Durant la phase en cours, les chercheurs out eu accès à des techniques de pointe pour enregistrer en temps réel l'activité physiologique des neurones et des astrocytes, dans les régions visuelles du cortex (V1). L'utilisation d'outils d'optogénétique a permis de manipuler sélectivement l'activité des astrocytes, ce qui était essentiel pour évaluer leur effet sur le réseau de neurones. Les chercheurs ont utilisé la microscopie biphotonique pour imager le calcium, ainsi que des enregistrements électrophysiologiques afin de suivre l'activité électrique des neurones, in vitro et in vivo.

Les astrocytes ont été marqués par un vecteur viral adéno-associé portant de la channelrhodopsine-2 (ChR2) sensible à la lumière, en présence d'un promoteur spécifique aux astrocytes. Les chercheurs ont enregistré l'activité des neurones des couches 2/3 de la région V1. L'analyse de cette activité a montré que l'activation optogénétique des astrocytes induisait un effet simultanément excitateur et inhibiteur sur la transmission synaptique. L'effet de l'astrocyte dépendant de la cellule.

Les chercheurs ont par ailleurs associé in vivo la microscopie biphotonique avec des enregistrements électrophysiologiques d'une seule cellule, pour montrer la photostimulation sélective des astrocytes. Ces cellules avaient un impact sur des caractéristiques majeures de la réponse visuelle des neurones du cortex visuel. Elles atténuaient la transmission inhibitrice dans les réseaux corticaux, en stimulant certains ensembles de neurones inhibiteurs.

Les travaux du projet ont montré que les astrocytes contrôlent l'équilibre entre l'excitation et l'inhibition dans les circuits corticaux, en contrôlant les deux fonctions excitatrices et inhibitrices. Les résultats du projet ont été présentés dans plusieurs articles qui ont eu un important impact.

Les astrocytes sont actuellement l'un des sujets les plus intéressants des neurosciences. Durant sa première partie, le projet NEUGLIANET a enregistré d'importants progrès dans la caractérisation de l'activité des astrocytes pendant le traitement des informations visuelles dans le cortex visuel.

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