Comment fonctionne le peptide cérébral favorisant l'agressivité chez les mouches des fruits

Comment fonctionne le peptide cérébral favorisant l'agressivité chez les mouches des fruits

Les scientifiques de Salk étudient comment les neuropeptides affectent des neurones spécifiques, fournissant un aperçu de la façon dont le cerveau communique dans le spectre autistique et les troubles déficitaires de l'attention

LA JOLLA—En plus de communiquer avec les neurotransmetteurs, le cerveau utilise également de petites protéines appelées neuropeptides. Les neuropeptides envoient des signaux entre les neurones, fonctionnant de la même manière que les neurotransmetteurs, mais avec des différences clés comme une plus grande taille et une capacité à voyager 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 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 conditions humaines, comme les troubles du spectre autistique ou les troubles déficitaires de l'attention.

"Des études ont traité les neuropeptides comme s'ils avaient une seule origine et une seule cible qui produit un résultat simple, mais ils ont bien plus d'influence que cela", déclare l'auteur principal Kenta Asahina, professeur agrégé 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 affecter une gamme de comportements, y compris manger, s'accoupler et dormir, ainsi que se sentir craintif ou stressé. Certains neurones libèrent des neuropeptides comme molécules de signalisation, tandis que d'autres neurones reçoivent des neuropeptides via des récepteurs situés à la surface de la cellule. Avant l'étude de Salk, on supposait que les neuropeptides avaient un effet systémique général sur tous les neurones qui expriment le récepteur correspondant. Mais de plus en plus de preuves 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 a voulu examiner le neuropeptide tachykinine, qui est connu pour augmenter l'agressivité chez de nombreuses espèces animales, y compris les mouches des fruits, les souris et même les humains. Ils étaient curieux de savoir comment la tachykinine affecte la communication neuronale et le comportement animal.

Pour suivre la tachykinine, l'équipe a créé un drapeau moléculaire pour étiqueter les neurones de la mouche des fruits avec des récepteurs pour la tachykinine. À l'aide du drapeau, l'équipe a pu visualiser comment la tachykinine activait certains neurones, ce qui pourrait créer des comportements spécifiques chez les mouches. Les différences dans les récepteurs exprimés, couplées à certains comportements, représentent un nouveau mécanisme de communication neuronale utilisant des neuropeptides.

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

Les neurones se déclenchent les uns les autres pour se déclencher comme une ligne de dominos qui tombent, et les neuropeptides facilitent le processus, presque comme si on donnait à chaque domino une petite poussée supplémentaire. Les chercheurs ont découvert que la tachykinine d'un seul type de neurone spécifique au mâle (les mouches ont des neurones spécifiques au sexe) affectait deux groupes distincts de neurones en aval, qui, comme tous les dominos après le premier, dépendaient du signal du neuropeptide pour agir. Le premier groupe de neurones exprimait un récepteur spécifique de la tachykinine (TkR86C) et était nécessaire pour favoriser un comportement agressif. Le deuxième groupe de neurones exprimait un autre type de récepteur de la tachykinine (TkR99D) et n'était activé que lorsque la tachykinine était surproduite. La tachykinine a affecté les neurones dans différentes parties du cerveau et les neurones ont répondu différemment avec une concentration variable de tachykinine. De plus, les modèles d'activité dans les deux groupes de neurones étaient liés aux niveaux d'agressivité des mâles chez les mouches des fruits.

« En imageant les cerveaux des mouches des fruits, nous avons pu voir deux sous-ensembles distincts de neurones qui avaient des récepteurs pour le neuropeptide tachykinine », explique Margot Wohl, première auteure de l'article et ancienne étudiante diplômée du laboratoire d'Asahina. « Il s'avère que la tachykinine signalait à chaque récepteur dans différentes zones du cerveau, mais les récepteurs ont répondu différemment lorsque nous avons augmenté la concentration de tachykinine. C'est probablement un moyen de contrôler un comportement complexe - comme la façon dont la mouche décide qui combattre et avec quel degré d'agressivité - et peut nous aider à mieux comprendre l'influence des neuropeptides dans le cerveau.

Les résultats mettent en évidence la façon dont les neuropeptides libérés par un petit groupe de neurones peuvent remodeler les modèles d'activité dans plusieurs groupes de neurones en aval dans tout le cerveau de la mouche pour influer sur le comportement. Cette découverte jette également les bases de futures recherches sur l'impact des neuropeptides sur les comportements complexes.

"Nous examinons peut-être les mouches des fruits, mais les implications de nos recherches vont bien au-delà", déclare Asahina. "Nous savons que les neuropeptides sont également présents dans le cerveau humain, et en examinant ce modèle de mouche des fruits relativement simple, nous pouvons commencer à comprendre comment les neuropeptides peuvent influencer notre propre cerveau, en termes de santé et de dysfonctionnement."

D'autres auteurs incluent Jett Liu de l'Institut Salk.

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