Comment fonctionne un peptide cérébral favorisant l'agressivité chez les mouches à fruits

Comment fonctionne un peptide cérébral favorisant l'agressivité chez les mouches à fruits

Les scientifiques de Salk étudient la manière dont les neuropeptides affectent des neurones spécifiques, offrant ainsi un aperçu de la façon dont le cerveau communique dans les troubles du spectre autistique et du déficit de l'attention.

LA JOLLA — Outre sa communication avec les neurotransmetteurs, le cerveau utilise également de petites protéines appelées neuropeptides. Ces derniers transmettent des signaux entre les neurones, fonctionnant de manière similaire aux neurotransmetteurs, mais avec des différences clés comme une taille plus importante et la capacité de se déplacer loin du neurone qui les produit. Bien que leur importance soit largement reconnue, la façon dont les neuropeptides se déplacent dans le cerveau et influencent les neurones est restée mal comprise jusqu'à présent.

Une étude menée par des scientifiques de Salk publiée dans le Journal of Neuroscience le 10 mai 2023, révèle l'influence variable que les neuropeptides peuvent avoir sur l'activité cérébrale et éclaire la façon dont le cerveau communique chez les mouches - une étape importante pour comprendre les causes sous-jacentes des maladies humaines, comme les troubles du spectre autistique ou les troubles du déficit de l'attention.

« Les études ont traité les neuropeptides comme s'ils avaient une origine unique et une cible unique produisant un résultat simple, mais ils ont bien plus d'influence que cela », explique l'auteur principal. Kenta Asahina, professeur associé au Laboratoire de neurobiologie moléculaire. « Les neuropeptides peuvent faire de nombreuses des choses, avec des effets divers et jusqu’alors inexplorés qui ont d’énormes impacts sur le comportement.

Les neuropeptides peuvent influencer divers comportements, notamment l'alimentation, l'accouplement et le sommeil, ainsi que la peur ou le stress. Certains neurones libèrent des neuropeptides comme molécules de signalisation, tandis que d'autres les reçoivent via des récepteurs situés à la surface de la cellule. Avant l'étude de Salk, on supposait que les neuropeptides avaient un effet général et systémique sur tous les neurones exprimant le récepteur correspondant. Mais de plus en plus de données suggèrent qu'un neuropeptide particulier pourrait contrôler différents comportements, comme manger ou être agressif, en agissant sur des circuits cérébraux distincts.

Dans cette étude, l'équipe d'Asahina souhaitait examiner le neuropeptide tachykinine, connu pour augmenter l'agressivité chez de nombreuses espèces animales, notamment les drosophiles, les souris et même les humains. Ils souhaitaient comprendre comment la tachykinine affecte la communication neuronale et le comportement animal.

Pour suivre la tachykinine, l'équipe a créé un marqueur moléculaire permettant de marquer les neurones des drosophiles dotés de récepteurs à la tachykinine. Grâce à ce marqueur, l'équipe a pu visualiser comment la tachykinine activait certains neurones, ce qui pouvait engendrer des comportements spécifiques chez les drosophiles. Les différences entre les récepteurs exprimés, associées à certains comportements, représentent un nouveau mécanisme de communication neuronale utilisant les neuropeptides.

Les différences dans les récepteurs exprimés représentent un mécanisme souvent négligé de la communication neuronale utilisant des neuropeptides, car un type de neuropeptides peut activer différents récepteurs à différentes concentrations.

Les neurones s'activent mutuellement, comme une ligne de dominos qui tombent, et les neuropeptides facilitent ce processus, donnant presque un petit coup de pouce supplémentaire à chaque domino. Les chercheurs ont découvert que la tachykinine d'un seul type de neurone spécifique au mâle (les mouches possèdent des neurones spécifiques au sexe) affectait deux groupes distincts de neurones en aval, qui, comme tous les dominos après le premier, dépendaient du signal neuropeptidique pour agir. Le premier groupe de neurones exprimait un récepteur spécifique de la tachykinine (TkR86C) et était nécessaire au développement d'un comportement agressif. Le second groupe de neurones exprimait un autre type de récepteur de la tachykinine (TkR99D) et n'était activé qu'en cas de surproduction de tachykinine. La tachykinine affectait les neurones de différentes parties du cerveau, et les neurones réagissaient différemment selon la concentration de tachykinine. De plus, les schémas d'activité des deux groupes de neurones étaient liés au niveau d'agressivité des mâles chez les drosophiles.

« En visualisant le cerveau des drosophiles, nous avons pu observer deux sous-ensembles distincts de neurones dotés de récepteurs pour le neuropeptide tachykinine », explique Margot Wohl, première auteure de l'article et ancienne chercheuse diplômée du laboratoire d'Asahina. « Il s'avère que la tachykinine transmettait des signaux à chaque récepteur dans différentes zones du cerveau, mais que les récepteurs réagissaient différemment lorsque nous augmentions la concentration de tachykinine. Il s'agit probablement d'un moyen de contrôler des comportements complexes – comme la façon dont la mouche décide qui combattre et avec quel degré d'agressivité – et cela peut nous aider à mieux comprendre l'influence des neuropeptides dans le cerveau. »

Ces résultats mettent en évidence comment les neuropeptides libérés par un petit groupe de neurones peuvent modifier les schémas d'activité de plusieurs groupes neuronaux en aval du cerveau de la mouche, influençant ainsi le comportement. Cette découverte jette également les bases de futures recherches sur l'impact des neuropeptides sur des comportements complexes.

« Nous étudions peut-être les drosophiles, mais les implications de nos recherches vont bien au-delà », explique Asahina. « Nous savons que les neuropeptides sont également présents dans le cerveau humain, et en étudiant ce modèle de drosophile relativement simple, nous pouvons commencer à comprendre comment les neuropeptides peuvent influencer notre propre cerveau, tant sur le plan de la santé que sur celui des dysfonctionnements. »

Parmi les autres auteurs figurent Jett Liu du Salk Institute.

Le travail a été soutenu par la Fondation Mary K. Chapman, la Fondation Rose Hills et les National Institutes of Health (NIDCD R01 DC015577).

DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1734-22.2023