Les astrocytes dans le cerveau des souris épileptiques présentent une réponse acide avec des crises intensifiées

Des chercheurs de l’Université de Tohoku ont montré que les astrocytes du cerveau de la souris présentent une réponse acide avec des crises d’épilepsie intensifiées. La réponse acide des astrocytes pourrait conduire à l’amplification des signaux neuronaux excitateurs et être le moteur sous-jacent de la génération de plasticité pour l’épileptogenèse.

Les résultats ont été détaillés dans la revue Brain du 25 novembre 2022.

Les cellules du cerveau peuvent être divisées en neurones et en cellules gliales. Les astrocytes sont un sous-type majeur de glie, contrôlant l’environnement ionique et métabotropique local dans le cerveau.

Pour mieux comprendre les astrocytes et l’environnement cérébral, des protéines de détection fluorescentes ont été génétiquement exprimées dans les astrocytes de souris. Les chercheurs ont ensuite implanté une fibre optique dans l’hypothalamus latéral du cerveau de la souris, pour envoyer une lumière d’excitation et enregistrer des signaux de fluorescence. En analysant les signaux enregistrés avec cette nouvelle méthode de photométrie des fibres, l’activité des astrocytes a été évaluée et les composants critiques des changements environnementaux locaux du cerveau ont été disséqués.

L’utilisation de signaux optiques pour mieux comprendre le cerveau vivant d’animaux de laboratoire a été largement utilisée dans les récentes études en neurosciences. Bien qu’ils occupent près de la moitié du cerveau, les astrocytes ne génèrent pas de signaux électriques, ce qui signifie que les études traditionnelles d’électroencéphalogramme, où l’activité électrique dans le cerveau est mesurée avec des électrodes fixées au cuir chevelu, ne peuvent pas être appliquées pour étudier la fonction des astrocytes. C’est pourquoi les chercheurs se sont tournés vers la technologie de photométrie par fibre.

La participation de Glia au traitement de l’information, à la plasticité et à la santé du cerveau a longtemps été une énigme. Notre nouvelle méthode de photométrie des fibres fournit une passerelle pour comprendre la physiologie de la glie dans les cerveaux vivants sains et malades.”

Professeur Ko Matsui, Super-network Brain Physiology Lab, Université de Tohoku

Les chercheurs n’étaient pas les premiers à utiliser la technologie de photométrie à fibre, mais la plupart des études précédentes ont négligé les effets du volume sanguin local et des changements de pH cytosolique sur les signaux de fluorescence détectés. Cependant, le chercheur principal de l’étude, le Dr Yoko Ikoma, Matsui, et leur équipe ont élargi l’analyse des signaux de fluorescence détectés pour extraire autant de paramètres environnementaux locaux que possible.

“Cette étude pourrait égaler l’exploit de Hodgkin et Huxley dans les années 1970”, ajoute Matsui. “Ils ont disséqué l’évolution temporelle de l’activation des canaux Na + et K + à partir d’une seule forme d’onde de potentiel d’action; tandis que nous avons pu disséquer les changements de Ca2 +, de pH et de volume sanguin cérébral local à partir des signaux de fluorescence détectés. L’objectif général de la physiologie est de démêler les signaux détectés et dévoiler la vérité essentielle derrière ce que nous pouvons observer.”

Ikoma affirme que leur percée technologique pourrait être exploitée pour comprendre le rôle des changements environnementaux locaux du cerveau dans de nombreuses pathologies cérébrales. “Une stratégie thérapeutique conçue pour contrôler le pH des astrocytes pourrait potentiellement être utilisée non seulement pour traiter l’épilepsie, mais également pour les accidents vasculaires cérébraux ou les lésions cérébrales induites par un traumatisme – même pour l’amélioration de la mémoire dans le traitement de la démence.”