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Nanophysiology of fast-spiking, parvalbumin-expressing GABAergic interneurons

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Nouvelles données sur la fonction des interneurones GABAergiques parvalbumine+ à fréquence très élevée

Les chercheurs du projet NANOPHYS, financé par l'UE, ont éclairci les propriétés cellulaires et intracellulaires des cellules en panier, des interneurones GABAergiques exprimant la parvalbumine, à fréquence très élevée. Ces travaux ont de larges conséquences en clinique et médecine.

Recherche fondamentale
Santé

Dans le cortex, les réseaux de neurones sont constitués de deux types de cellules: les neurones principaux, glutamatergiques, et les interneurones, GABAergiques. Ces derniers ne représentent que 10 à 20 % de l'ensemble des neurones, mais ils remplissent des fonctions essentielles dans le réseau. La signalisation intracellulaire des neurones pyramidaux est bien connue, au contraire des propriétés des interneurones GABAergiques. C'est alors qu'a été lancé le projet NANOPHYS, financé par l'UE. Ses chercheurs ont étudié des tranches de cerveau via des méthodes de patch-clamp au niveau de la cellule, des techniques d'imagerie et d'informatique, obtenant une vue complète des propriétés cellulaires et intracellulaires des cellules en panier, des interneurones GABAergiques exprimant la parvalbumine, à fréquence très élevée. «Nous avons intégré des modèles réalistes des cellules en panier avec des modèles du réseau du gyrus dentelé, ce qui nous a permis de tester l'apport de ce type important d'interneurones GABAergiques aux fonctions complexes du gyrus, comme la séparation de motifs et la conversion de codes grille/lieu», déclare Peter Jonas, chercheur principal du projet NANOPHYS. «Nos résultats pourraient servir de base à de nouvelles thérapies de maladies du système nerveux, qui cibleraient les interneurones à des niveaux intracellulaires bien définis.» Une conclusion révolutionnaire Les interneurones GABAergiques, bien qu'en minorité, sont essentiels au fonctionnement normal du cerveau car ils régulent l'activité des neurones principaux et génèrent une activité rythmique dans le cerveau. Une altération de leur fonctionnement peut nuire aux fonctions supérieures du cerveau, et entraîner par exemple des convulsions. Grâce aux recherches approfondies du projet NANOPHYS, les interneurones PV+ sont aujourd'hui l'un des types de neurones du cerveau les mieux caractérisés. «Ces 10 à 20 dernières années, on en savait beaucoup plus sur les neurones principaux que sur les interneurones GABAergiques», souligne M. Jonas. «Aujourd'hui c'est presque l'inverse, et les recherches sur les neurones principaux devront rattraper leur retard.» Les travaux du projet ont montré que les interneurones PV+ peuvent convertir un signal d'excitation en un signal d'inhibition, en une milliseconde ou moins. Auparavant, on ignorait comment les propriétés de signalisation étaient gérées aux niveaux cellulaires et moléculaires, et comment elles conduisaient à des fonctions complexes du réseau. La principale conclusion du projet est que les interneurones PV+ agissent comme des dispositifs de signalisation rapide, grâce à l'association de plusieurs spécialisations intracellulaires et moléculaires. «L'implication particulière des interneurones PV+ dans des oscillations rapides du réseau démontre qu'ils utilisent leurs capacités de signalisation rapide in vivo, dans le réseau intact», explique M. Jonas. Ces résultats modifient fondamentalement les idées sur la fonction des interneurones GABAergiques. Des avantages sur le long terme Selon M. Jonas, les résultats du projet pourraient avoir des conséquences importantes en médecine et en clinique. «L'accumulation de preuves suggère que les interneurones PV+ ont un rôle important dans l'activité physiologique du réseau hippocampique, mais aussi qu'ils semblent être impliqués dans des maladies mentales comme la schizophrénie, l'autisme, l'épilepsie et des maladies neurodégénératives. À terme, nos résultats pourraient faciliter la création de nouvelles thérapies pour ces maladies.»

Mots‑clés

NANOPHYS, maladies du cerveau, interneurones GABAergiques, interneurones PV+

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