Mécanismes de la connectivité neuronale
Le cône de croissance est une extension dynamique des neurites en développement qui cherchent une cible synaptique pour se connecter. Les cônes de croissance neuronaux sont localisés à l'extrémité des structures neuronales appelées axones ou dendrites.L'objectif des partenaires du projet MAPNE («Mechanobiology of Aplysia neurons»), financé par l'UE, était justement de comprendre les mécanismes à l'origine du mouvement dirigé de ces cônes de croissance neuronaux. Ce processus, connu sous le nom de «pilotage du cône de croissance» permet la mise en place de la connectivité neuronale lors du développement cérébral. Les chercheurs du projet voulaient surtout comprendre le rôle des forces mécaniques et des molécules d'adhésion cellulaire impliquées dans la motilité du cône de croissance. L'outil principal pour cette étude est un système de mesure de très haute résolution, le microscope à force atomique (AFM, pour atomic force microscopy) couplé à des capacités d'imagerie par transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET, pour Förster resonance energy transfer). Les chercheurs ont choisi comme sujet d'études, le pilotage médié par les molécules adhésives du cône de croissance neuronal d'un organisme marin, la limace de mer Aplysia californica. Ils ont ainsi pu mesurer simultanément la force de traction par microscopie AFM et les voies de signalisation par microscopie de fluorescence FRET. La molécule homologue de l'Aplysia correspondant à la molécule d'adhésion neuronale cellulaire humaine est une molécule appelée molécule d'adhésion cellulaire de l'Aplysia (apCAM). Cette molécule est principalement localisée sur le bord saillant (lamellipode) des cellules sacciformes d'Aplysia. Les chercheurs ont tout d'abord mesuré les paramètres cinétiques de liaison de chaque molécule apCAM dans un système modèle. Puis, la cinétique de liaison entre les différentes molécules apCAM a été mesurée sur les cônes de croissance de l'animal. Enfin, ils ont corrélé la force transduite par le cytosquelette cellulaire et le pilotage du cône de croissance avec l'activation intracellulaire de la protéine Src. Ces expériences constituent la première démonstration d'un mécanisme de mécano-transduction, c’est-à-dire la transformation d'un signal mécanique externe en un signal chimique dans la cellule. Ces travaux étaient un préalable nécessaire pour l'étude de mécanismes de mécano-transductions plus complexes, recherches qui sont actuellement en cours. Les recherches menées dans le cadre du projet MAPNE nous permettront de mieux comprendre les bases moléculaires et neurobiologiques des maladies neurodégénératives. En tant que telles, elles contribuent ainsi à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques.
Mots‑clés
Mémoire, maladie neuronale, développement cérébral, cône de croissance neuronal, neurone de l'Aplysia, adhésion cellulaire, motilité du cône de croissance
