18 décembre 2003
La Jolla, Californie – Des chercheurs du Salk Institute ont découvert que les cellules nerveuses, s'activant par ondes spontanées, créent les premières images visuelles nettes du cerveau au cours d'une phase brève mais cruciale du développement. Cette étude pourrait permettre de mieux traiter les lésions des cellules nerveuses, voire de traiter des maladies qui surviennent plus tard dans la vie, comme la maladie de Parkinson.
Des travaux antérieurs menés par Carla Shatz, professeure à Harvard, et d'autres chercheurs ont montré qu'avant le développement de la vision, la rétine immature génère spontanément une cascade coordonnée d'activité nerveuse. Cette activité spontanée est impliquée dans le développement des schémas de connexions entre les deux yeux du cerveau, responsables de la vision binoculaire. Dans leur étude la plus récente, Salk et des chercheurs de l'UCSD démontrent pour la première fois que cette activité spontanée précoce est également essentielle à la création de connexions cérébrales précises garantissant une acuité visuelle précise plus tard dans la vie. Sans ces connexions précises, le cerveau ne peut pas traiter une vision nette du monde. L'étude est publiée dans le numéro du 18 décembre de Neuron.
Connaître précisément le fonctionnement du cerveau au cours du développement pourrait apporter des pistes pour le traitement des maladies où ce circuit précis est défaillant. Les traumatismes nerveux et les maladies où les cellules nerveuses sont dégénérées, comme la maladie de Parkinson, pourraient être la cible de nouveaux médicaments issus de ces recherches.
Dennis O'Leary, professeur de neurobiologie moléculaire, Todd McLaughlin, chercheur postdoctoral au Salk, Marla Feller, professeure adjointe à l'Université de Californie à San Diego et Christine Torborg, doctorante à l'UCSD, ont découvert que pendant une semaine critique après la naissance, avant que les souriceaux ne puissent voir, ils doivent coordonner précisément l'activité des cellules nerveuses rétiniennes pour créer ce qu'on appelle une carte rétinotopique, le plan détaillé du monde extérieur que le cerveau lui transmet depuis la rétine. Sans ces ondes d'entrée des cellules nerveuses, les cellules nerveuses « ont des connexions très diffuses avec les centres visuels du cerveau et ne disposent pas de l'agencement précis nécessaire pour produire une carte précise et une vision correcte », a déclaré O'Leary.
« Cette étude a permis de comprendre comment l'activité coordonnée naturelle des cellules nerveuses produit des cartes détaillées dans les centres de traitement visuel du cerveau », a-t-il déclaré. « Nous avons découvert comment le cerveau remodèle un ensemble de connexions grossières en une carte détaillée. Ces travaux pourraient également nous éclairer sur la façon dont d'autres connexions neuronales non visuelles se forment dans le cerveau et contribuer à concevoir de meilleures méthodes pour restaurer des connexions neuronales efficaces en cas de traumatisme ou de maladies dégénératives comme la maladie de Parkinson. »
L'activité des cellules nerveuses dans les yeux et les zones visuelles du cerveau est aléatoire et rapide avant que le jeune cerveau ne soit exposé à la lumière. À ce stade, les cellules nerveuses ont tendance à « dépasser » leurs cibles cérébrales, créant ainsi une jungle désorganisée de connexions nerveuses ; à mesure que le cerveau se développe, il organise ces connexions nerveuses pour en faire un processeur efficace de l'information visuelle.
En utilisant des souris génétiquement modifiées pour être dépourvues du récepteur neurotransmetteur clé qui coordonne cette activité ondulatoire dans l'œil, O'Leary et ses collègues ont pu identifier les cellules nerveuses qui coordonnaient leurs activités afin d'éliminer les connexions nerveuses inutiles. Une fois ces activités coordonnées réalisées chez des souris normales, le cerveau et l'œil conservaient des connexions précises et, plus tard, lorsque la vision réelle commençait, une image détaillée de l'environnement.
« L'étude nous a permis d'évaluer la formation de ces cartes précises », a déclaré O'Leary. « Ces résultats ont de nombreuses implications, mais surtout, ils nous permettent de déterminer si des perturbations de ce processus peuvent entraîner des troubles de la vision chez l'homme. »
La recherche a été financée par des subventions du National Eye Institute, des fondations Klingenstein, McKnight et Whitehall, de la March of Dimes et de la National Science Foundation.
Le Salk Institute for Biological Studies, situé à La Jolla, en Californie, est une organisation indépendante à but non lucratif dédiée aux découvertes fondamentales en sciences de la vie, à l'amélioration de la santé et des conditions de vie humaines, ainsi qu'à la formation des futures générations de chercheurs. Le Dr Jonas Salk a fondé l'institut en 1960 grâce à un don foncier de la ville de San Diego et au soutien financier de la March of Dimes Birth Defects Foundation.
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