Une étude menée sous la direction du Dr. Moshe Parnas de la Faculté de médecine et de l’Ecole des neurosciences de l'Université de Tel-Aviv a constaté pour la première fois un lien direct entre les modifications des récepteurs couplés aux protéines G contenus dans nos cellules et la capacité du cerveau à s'adapter aux changements externes (flexibilité mentale). Selon les chercheurs, cette découverte pourrait constituer la base de traitements médicamenteux pour de nombreuses maladies cérébrales dans lesquelles le fonctionnement de ces récepteurs est impliqué.
L'étude a été récemment publiée dans la prestigieuse revue Nature Communications.
Notre cerveau possède une grande quantité de récepteurs se liant aux protéines G de nos cellules (RCPG), dont l'activation provoque une chaîne de réactions chimiques au sein de la cellule. Ces protéines sont très courantes dans le cerveau et sont impliquées dans presque toutes les activités cérébrales, telles que l'apprentissage et la mémoire. Or, les cellules nerveuses contenant ces RCPG sont sujettes à des changements de leur tension électrique. Il y a 20 ans, on a découvert de manière inattendue que ces récepteurs sont dépendants de la tension, c’est-à-dire qu'ils détectent les changements de tension électrique des cellules nerveuses et modifient leur activité en fonction d’eux. Mais jusqu’à présent, on ne savait pas précisément si cette dépendance avait une signification physiologique affectant l'activité cérébrale, nos perceptions et notre comportement. En fait, on pensait qu’elle n’avait aucune signification physiologique.
La protéine qui contrôle notre perception des odeurs
Le Dr. Parnas et son équipe ont donc cherché à vérifier si la dépendance des RCPG par rapport à la tension électrique était importante pour le fonctionnement du cerveau. Pour ce faire, ils sont passés par l’étude du système olfactif de la mouche des fruits, et se sont concentrés sur l’un des récepteurs de la famille des RCPG, du nom de « récepteur muscarinique de Type A », protéine impliquée, entre autres, dans l'accoutumance olfactive, processus par lequel l'intensité de la réaction à l'odeur diminue du fait d'une exposition continue à celle-ci. Ce mécanisme explique que, quelques minutes après être entré dans une pièce renfermant une odeur distincte, nous cessons de la sentir.
« Les cellules nerveuses sont capables de communiquer entre elles », explique le Dr. Parnas. « La flexibilité du cerveau s'exprime dans la capacité des cellules nerveuses à établir de nouvelles connexions entre elles et à modifier les connexions existantes, influençant ainsi notre comportement. La protéine muscarinique de type A est impliquée dans le renforcement de la liaison entre les cellules nerveuses. Ce renforcement amène les mouches à s'habituer à une odeur, indiquant une flexibilité cérébrale normale ».
Au cours de l'étude, les chercheurs sont parvenus à neutraliser par édition génétique le capteur de tension électrique de la protéine muscarinique de type A, éliminant ainsi sa dépendance par rapport à la tension électrique de la cellule nerveuse. En appliquant des méthodes moléculaires, génétiques et physiologiques, ils ont découvert que la désactivation du capteur provoque une flexibilité cérébrale incontrôlée et un processus d'accoutumance à l’odeur excessive. « Nous avons découvert que le récepteur en question est très impliqué dans le renforcement du lien intercellulaire dans le cerveau, bien plus que ce que nous pensions », explique le Dr. Parnas. « Lorsque nous avons supprimé son capteur de tension, la connexion entre les cellules nerveuses est devenue trop forte ».
Deuxième génération de chercheurs
Selon le Dr. Parnas, « Ces découvertes modifient notre compréhension de l’activité des récepteurs couplés aux protéines G. Jusqu’à présent, l'effet de la tension électrique sur leur fonctionnement et ses implications sur la flexibilité du cerveau et son comportement n’avaient jamais été pris en compte. Ces récepteurs sont impliqués dans de nombreux circuits et maladies cérébraux et nous avons à présent découvert un mécanisme de contrôle sur lequel on peut tenter de baser des traitements médicamenteux. Nous continuons actuellement d’étudier d’autres récepteurs, car il est probable que cette dépendance par rapport à la tension électrique soit importante pour d'autres systèmes de l’organisme, et pas seulement pour le système olfactif ».
Signalons que l’étude du Dr. Parnas est la continuation des recherches menées il y a une vingtaine d’années par ses parents, le Prof. Hanna Parnas et le regretté Prof. Itzchak Parnas, qui ont été les premiers à découvrir que les récepteurs RCPG peuvent détecter la tension électrique dans les cellules, mais dont les recherches étaient restées uniquement au niveau des protéines. L'étude actuelle du Dr. Parnas et de son équipe passe à l'étape suivante, reliant les molécules, le cerveau et le comportement et montrant, pour la première fois, que l'élimination de leur capacité à détecter la tension électrique affecte l'activité cérébrale et notre capacité à nous adapter de manière optimale à l'environnement ».
Photos :
1. Illustration de la recherche
2. Le Dr. Moshé Parnas
(Crédit: Université de Tel-Aviv)
