Comment les cellules en forme d'étoile augmentent la flexibilité de l'apprentissage
Les chercheurs résolvent le mystère caché du rôle des astrocytes dans les processus d'apprentissage et la mémoire du cerveau
Les cellules gliales en forme d'étoile, appelées astrocytes, sont plus qu'une simple cellule de soutien du cerveau. Elles participent activement aux processus d'apprentissage et interagissent avec les cellules nerveuses. Mais que font exactement les astrocytes ? Des chercheurs de l'hôpital universitaire de Bonn (UKB) et de l'université de Bonn utilisent un modèle biophysique pour clarifier la façon dont les astrocytes interagissent avec les cellules nerveuses pour réguler l'adaptation rapide à de nouvelles informations. Les résultats de cette étude viennent d'être publiés dans la revue "Nature Communications Biology".
Dans le cerveau, la plasticité synaptique - la capacité de modifier les connexions neuronales au fil du temps - est fondamentale pour l'apprentissage et la mémoire. Traditionnellement, la science s'est concentrée sur les cellules nerveuses et leurs synapses. La découverte de la signalisation intracellulaire du Ca2+ dans les astrocytes a conduit à l'idée que les astrocytes sont plus qu'une colle qui maintient le cerveau ensemble et qu'ils jouent un rôle crucial dans ce processus. "Le dysfonctionnement des astrocytes peut nuire considérablement à notre capacité d'apprentissage, ce qui souligne leur importance dans les processus cognitifs. Cependant, les fonctions exactes des astrocytes sont longtemps restées un mystère", explique le professeur Tatjana Tchumatchenko, chef du groupe de recherche à l'Institut d'épileptologie expérimentale et de recherche sur la cognition de l'UKB et membre du domaine de recherche transdisciplinaire (TRA) "Modélisation" de l'Université de Bonn, pour décrire les raisons qui l'ont poussée à se pencher sur cette question.
Démêler la danse complexe des interactions cellulaires pendant l'apprentissage
"Notre travail en tant que neuroscientifiques computationnels consiste à utiliser le langage des mathématiques pour interpréter les observations expérimentales et construire des modèles cohérents du cerveau", explique le Dr Pietro Verzelli, coauteur principal de l'étude et postdoctorant dans le groupe du professeur Tchumatchenko. Dans ce cas, les chercheurs ont développé un modèle biophysique d'apprentissage basé sur une boucle de rétroaction biochimique entre les astrocytes et les neurones récemment découverte par le Dr Kirsten Bohmbach, le Prof. Christian Henneberger et d'autres chercheurs du DZNE et de l'UKB.
Le modèle biophysique explique les déficits d'apprentissage observés chez les souris dont la régulation astrocytaire est altérée et met en évidence le rôle crucial que jouent les astrocytes dans l'adaptation rapide aux nouvelles informations. En régulant les niveaux du neurotransmetteur D-sérine, les astrocytes peuvent faciliter la capacité du cerveau à s'adapter efficacement et à recâbler ses connexions synaptiques. "Notre cadre mathématique explique non seulement les observations expérimentales, mais fournit également de nouvelles prédictions testables sur le processus d'apprentissage", explique le premier auteur, Lorenzo Squadrani, étudiant en doctorat dans le groupe de Tchumatchenko.
Cette recherche comble le fossé entre les modèles théoriques de la plasticité et les résultats expérimentaux sur les interactions entre les neurones et les cellules gliales. Elle met en évidence la régulation astrocytaire comme base physiologique des adaptations synaptiques dynamiques, un concept central de la plasticité synaptique. "Nos résultats contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent l'apprentissage et la mémoire et offrent de nouvelles possibilités d'interventions thérapeutiques ciblant les astrocytes pour améliorer les fonctions cognitives", déclare le professeur Tchumatchenko.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
