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Molecular, morphological, and functional requirements for gastrointestinal serotonin release

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Étude du mode de communication des cellules sensorielles intestinales

La signalisation entre l’intestin et le cerveau est importante pour le comportement et la physiologie, mais les voies de signalisation cellulaire sous-jacentes ne sont pas bien comprises.

Santé

Un groupe de cellules sensorielles de l’intestin, appelées cellules entéroendocrines (CEE), est capable de détecter des changements tels que l’arrivée de nutriments dans l’intestin et d’y répondre en sécrétant des molécules de signalisation appelées neurotransmetteurs ainsi que des hormones. «Les cellules entéroendocrines sont des cellules sécrétrices capables de détecter les changements dans la lumière intestinale. Il est important de mieux comprendre les processus fondamentaux par le biais desquels ces cellules traduisent les signaux sensoriels en une réponse chimique et transmettent ensuite l’information au cerveau et à d’autres cellules de l’organisme», explique Cordelia Imig, professeure agrégée à l’Université de Copenhague, qui a dirigé les recherches du projet SynGut avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. La caractérisation de la fonction des différents types de CEE et de la manière dont elles contrôlent la libération des neurotransmetteurs et des hormones peut aider à comprendre leur rôle dans des troubles humains tels que le diabète et les maladies inflammatoires de l’intestin, note-t-elle.

Étude de la libération de sérotonine dans l’intestin

Le projet s’est concentré sur les cellules entérochromaffines sérotoninergiques qui forment la plus grande sous-classe de CEE et que l’on trouve dans toutes les régions de l’intestin. Ces cellules émettent des signaux par l’intermédiaire du neurotransmetteur sérotonine, également connu pour être un important neuromodulateur dans le cerveau. La sérotonine gastro-intestinale joue un rôle important dans la régulation des processus physiologiques, tels que la circulation des aliments dans l’intestin, et peut en outre servir de signal de satiété à action rapide au cerveau. «Des études antérieures ont montré que les cellules entérochromaffines de l’intestin sont en contact étroit avec les neurones qui envoient des signaux au cerveau», ajoute Cordelia Imig. «Dans le cadre de ce projet, nous souhaitions comprendre si ces cellules émettent des signaux aux neurones par le même processus et avec une vitesse similaire à la communication ayant lieu dans le cerveau, ou si ce processus est plus lent et plus comparable aux cellules endocrines telles que les cellules sécrétant de l’insuline dans le pancréas ou les cellules chromaffines de la glande surrénale.»

Suivi de la libération de sérotonine avec une haute résolution spatiale et temporelle

Le projet SynGut a employé une approche pluridisciplinaire pour étudier divers aspects de la fonction et de la biologie cellulaire des cellules entérochromaffines. «Pour obtenir la résolution spatiale et temporelle nécessaire à l’étude des cellules entérochromaffines, nous avons dû mettre en place des moyens de surveiller la sécrétion de cellules individuelles en culture», remarque Cordelia Imig. L’équipe a utilisé une technique appelée ampérométrie à fibre de carbone pour détecter de minuscules quantités de sérotonine libérées par les cellules entérochromaffines individuelles. «Grâce à cette technique, nous avons constaté que les cellules entérochromaffines en culture libèrent la sérotonine beaucoup plus lentement que ne le feraient les neurones dans le cerveau», explique Cordelia Imig. «Le processus de libération s’apparente beaucoup à celui d’autres types de cellules neurosécrétoires, comme les cellules chromaffines surrénaliennes qui sécrètent l’adrénaline et la noradrénaline, importantes pour la réaction de lutte ou de fuite.» La découverte de similitudes avec d’autres cellules endocrines a des implications pour comprendre à quelle vitesse et par quelles voies les signaux de l’intestin peuvent être transmis au cerveau. «Nos résultats ont ouvert de nombreuses questions auxquelles nous devons encore répondre à l’avenir. Notre objectif ultime est de comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la libération de sérotonine par les cellules entérochromaffines, ce qui pourrait aider à identifier de nouvelles cibles moléculaires potentielles pour traiter les troubles liés à une fonction anormale des cellules entérochromaffines.»

Mots‑clés

SynGut, diabète, intestin, neurotransmetteurs, hormones, cellules entéroendocrines, cellules entérochromaffines, sérotonine, neurones

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