Quand votre moelle épinière prend le relais

Quand votre moelle épinière prend le relais

Des chercheurs de Salk découvrent des neurones de la moelle épinière qui inhibent les entrées distrayantes pour se concentrer sur la tâche à accomplir

LA JOLLA—Nous pensons que notre cerveau dirige toutes nos actions, mais une quantité surprenante d'informations liées au mouvement est traitée par notre moelle épinière.

Maintenant, les scientifiques de l'Institut Salk ont ​​résolu un mystère de longue date sur la façon dont notre moelle épinière sait quand prêter attention à certaines informations et quand l'ignorer comme une distraction de la tâche à accomplir.

L'ouvrage, paru dans la revue Neuron le 7 décembre 2017, révèle que des neurones spécifiques appelés RORbeta (RORβ) les interneurones inhibent la transmission d'informations sensorielles potentiellement perturbatrices pendant la marche afin de favoriser une démarche fluide. La recherche illustre un niveau élevé de sophistication dans le traitement de l'information de la moelle épinière.

"Cette recherche donne une idée de la façon dont le système nerveux traite les différents types d'informations qui lui parviennent et comment il utilise ces informations d'une manière pertinente par rapport à ce qu'il fait réellement à ce moment-là", explique Martyn Goulding, professeur au laboratoire de neurobiologie moléculaire de Salk. "Votre moelle épinière est incroyablement intelligente."

Lorsque nous bougeons, les circuits moteurs de la moelle épinière sont constamment bloqués par les informations provenant des récepteurs sensoriels de la peau et des muscles, indiquant à ces circuits ce que font nos membres ou la sensation du sol sous nos pieds. Ces informations sont essentielles pour des actions telles que marcher ou rester immobile. Souvent, ces actions sont en contradiction les unes avec les autres, c'est pourquoi une grande question en neurosciences est de savoir comment notre moelle épinière "porte" ou fait circuler différents types d'informations sensorielles qui pourraient provoquer des actions contradictoires, pour garantir que chaque mouvement est effectué correctement.

L'équipe de Goulding a découvert qu'un ensemble spécial de neurones « intermédiaires » (interneurones) inhibe les informations sensorielles contradictoires provenant principalement des muscles pour les empêcher de déclencher des réponses dans les motoneurones qui mèneraient à des actions contradictoires. Ce type d’inhibition est appelé inhibition présynaptique, car elle se produit avant que le signal ne traverse la fente synaptique vers les neurones de l’autre côté.

L'équipe a été amenée à explorer ces neurones par des expériences antérieures d'autres chercheurs qui avaient muté le RORβ gène et a découvert que les souris porteuses de la mutation avaient une démarche anormale semblable à celle d'un canard. Mais parce que RORβ, une protéine régulatrice connue sous le nom de facteur de transcription, est exprimée par les cellules du cerveau et dans différentes parties de la moelle épinière, il n'était pas clair quel endroit était responsable de la démarche du canard.

Le laboratoire Goulding a entrepris une série d'expériences pour isoler l'emplacement du défaut en utilisant des stratégies génétiques et moléculaires pour désactiver le RORβ gène dans divers types de neurones et demander ce qui se passe. La démarche de canard n'est apparue que lorsqu'ils ont inactivé RORβ cellules inhibitrices de la moelle épinière dorsale.

Les cellules de la moelle épinière dorsale (l'arrière) reçoivent des informations sensorielles du corps et les transmettent ensuite aux neurones de la partie ventrale de la moelle épinière (l'avant) qui génèrent un mouvement coordonné. Chez les souris dépourvues de ROR fonctionnelβ les interneurones, les motoneurones qui provoquent la flexion de leurs membres, sont restés actifs, ce qui a rendu leur démarche anormale et semblable à celle d'un canard. Cela signifie que RORβ les interneurones déclenchent - inhibent - des informations sensorielles non pertinentes qui interféreraient avec le schéma de marche normal. Lorsque RDRβ est présent, chaque pas est un mouvement fluide et fluide, mais lorsqu'il est absent, les jambes deviennent excessivement fléchies (pliées) et chaque pas est maladroit. Chez les humains, cela reviendrait à ce que votre genou reste plié trop longtemps à chaque pas.

"Je pense que ce qui est vraiment passionnant dans ce projet, c'est que nous avons réussi à isoler et à décrire ce circuit très local et très spécifique, qui n'est actif que pendant le pas", explique Stephanie Koch, associée de recherche à Salk et première auteure de l'article.

Ces résultats s'ajoutent à d'autres travaux du laboratoire examinant comment des interneurones spécifiques de la moelle épinière sont responsables du déclenchement du contact léger, et leur élimination provoque une hypersensibilité et des démangeaisons chroniques. Les souris porteuses de cette mutation pouvaient parfaitement marcher, mais se grattaient excessivement. Ensemble, ces résultats soutiennent l'idée qu'il existe des populations dédiées d'interneurones inhibiteurs dans le système nerveux qui coupent sélectivement certains types d'informations entrantes lorsqu'elles ne sont pas pertinentes pour la tâche à accomplir (par exemple, marcher doucement et ne pas se gratter quand rien ne touche légèrement). toi).

"Nous essayons de comprendre le fonctionnement fondamental du système nerveux", explique Goulding, titulaire de la chaire Frederick W. et Joanna J. Mitchell à Salk. "Une fois que vous avez compris cela, vous pouvez commencer à examiner les problèmes médicaux ou cliniques qui y sont liés."

Parmi les autres auteurs figuraient Marta Garcia Del Barrio, Antoine Dalet, Graziana Gatto et Jingming Zhang de Salk ; Thomas Günther et Roland Schüle de l'Université de Fribourg ; Barbara Seidler du Centre allemand de recherche sur le cancer ; et Dieter Saur de l'Université technique de Munich.

Le travail a été financé par les National Institutes of Health, le septième programme-cadre de l'Union européenne, l'Organisation européenne de biologie moléculaire et le Conseil européen de la recherche.