Professor Mike Ludwig
Centre
for Integrative Physiology
University of Edinburgh, UK
Traduction
: Françoise Moos, Institut CNRS de Neurosciences cellulaire
et intégrative,Université de Strasbourg, France
Résumé
Pour
transmettre l'information nerveuse, les neurones utilisent différents signaux
chimiques parmi lesquels figurent plus d'une centaine de peptides différents.
La plupart de ces peptides déclenchent des comportements spécifiques
et cohérents et sont liés à bon nombre de désordres
neurologiques. Il est de plus en plus admis que dans le traitement de l'information,
les signaux peptidiques jouent un rôle très différent de celui
des neurotransmetteurs classiques.
Neurotransmetteurs
versus neuropeptides
Les neuropeptides constituent une importante et vaste
classe de messagers moléculaires transportant l'information entre les neurones
du cerveau. Il existe plus de 100 neuropeptides différents dans le cerveau
de mammifère, et la plupart d'entre eux sont fabriqués et libérés
à partir de l'hypothalamus. Certains neuropeptides hypothalamiques sont
libérés directement dans la circulation sanguine, et exercent leurs
effets périphériques tout comme des hormones. Parmi ces neurones
hypothalamiques, les neurones magnocellulaires à ocytocine et vasopressine
se sont avérés être un système modèle, car révélateur
d'aspects majeurs de nombreuses fonctions neuronales, incluant les mécanismes
de libération des neuropeptides eux-mêmes. Le système classique
de communication inter neuronale s'effectue via des neurotransmetteurs, molécules
conditionnées dans de petites vésicules libérées principalement
au niveau de la synapse neuronale. Par contre, les neuropeptides, contenus dans
d'autres vésicules, sont libérés via des mécanismes
différents de ceux des neurotransmetteurs classiques, à partir de
nombreux sites membranaires incluant les terminaisons nerveuses, les corps cellulaires
et les dendrites des neurones. Les mécanismes de libération des
neuropeptides au niveau des dendrites peuvent être tout à fait différents
de ceux mis en jeu au niveau des terminaisons axonales et, pour la vasopressine
et l'ocytocine, cette régulation différentielle permet aux effets
périphériques du neuropeptide libéré de se réaliser
de façon indépendante de ses effets centraux.
Figure
1: Dans le noyau supraoptique, les dendrites des neurones à vasopressine
(en vert) et ocytocine (en rouge) projettent vers la surface ventrale du cerveau.
Encart : le profil membranaire en forme d'oméga (fusion de la vésicule
à la membrane), capturé dans une section de microscopie électronique,
correspond au creux de la membrane dendritique restant après libération
d'une vésicule.
Message secret versus message
publique
Les neuropeptides interagissent habituellement avec des récepteurs
couplés aux protéines G, pour activer des voies de signalisation
pouvant affecter différentes fonctions cellulaires. Les neuropeptides agissent
souvent de façon rétrograde sur leurs cellules d'origine, par exemple
pour faciliter le développement d'un patron particulier d'activité
électrique. Leur action peut s'étendre également aux cellules
voisines pour engager collectivement l'activité d'une population neuronale
en un signal cohérent et unique. Finalement, le signal de sortie de la
population ainsi coordonnée peut induire à son tour des pulses de
sécrétion peptidique pouvant agir dans le cerveau, selon un signal
analogue à des pulses d'hormone. A ces sites distants de leur lieu de sécrétion,
les neuropeptides peuvent reprogrammer les réseaux neuronaux, via leurs
effets sur l'expression des gènes, la synaptogénèse, et au
travers des nouvelles connections câblées fonctionnelles, amorcer
une libération activité-dépendante. Les neurotransmetteurs
classiques font passer des "secrets chuchotés" d'une cellule
particulière à une autre; ils transmettent un message qui a de l'importance
à un temps donné et à un site particulier. Par contre, les
neuropeptides sont des "annonceurs publics", leurs messages perdurent,
au moins quelques temps; et se transmettent non d'une cellule à l'autre,
mais d'une population de neurones à une autre population - tels des signaux
hormonaux.
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"....
les traits comportementaux s'accompagnent d'altérations de la distribution
de l'expression des récepteurs des neuropeptides."
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Premier
objectif: l'amorçage
Dans l'hypothalamus, de larges quantités
d'ocytocine et de vasopressine sont libérées par les dendrites neuronales,
indépendamment de la libération par les terminaisons nerveuses.
Cette libération dendritique peut être modulée par un phénomène
"d'amorçage" qui implique la fabrication préalable de
nombreuses vésicules, disponibles pour une libération activité-dépendante
subséquente de neuropeptide. Cet "amorçage" accroît
ainsi la capacité qu'ont les interactions locales à coordonner l'activité
neuronale. En favorisant l'intercommunication, les peptides peuvent ainsi "reprogrammer"
le comportement d'un système neuronal. Ils peuvent également "préparer"
les régions cibles du cerveau qui possèdent leurs récepteurs,
déclenchant une cascade d'évènements permettant une réorganisation
fonctionnelle des réseaux neuronaux, temporaire, mais fournissant le substrat
pour des effets comportementaux prolongés.
Puis
les effets comportementaux
De nombreux peptides ont des effets comportementaux
spécifiques. Par exemple, l'ocytocine est impliquée dans les comportements
sociaux, incluant le lien social et le comportement maternel; et la vasopressine
agit dans le cerveau pour affecter la reconnaissance sociale et l'agression. D'autres
peptides libérés par d'autres cellules nerveuses ont des effets
sur d'autres comportements et émotions. Par exemple, le neuropeptide Y
augmente la prise alimentaire et les orexines régulent le sommeil et l'état
de veille par des interactions avec les systèmes neuronaux étroitement
liés aux émotions, la récompense, et l'homéostasie
énergétique. Ce sont les expériences de manipulation génétique,
comme les mutations transgéniques ou les transferts de gènes viraux,
qui ont mis en évidence la nature hormonale des effets comportementaux
des peptides, et montré que les traits comportementaux s'accompagnent d'altérations
de la distribution et de l'expression des récepteurs des neuropeptides.
Figure
2: "Le cerveau Wifi". La libération peptidique non synaptique
par les neurones magnocellulaires de l'hypothalamus peut "rediffuser",
à la façon des hormones, un signal qui déclenche les comportements
peptides-dépendants.
Actuellement, les études
translationnelles commencent à extrapoler à la recherche humaine,
les concepts émergeant des études de cognition sociale et de comportement
social chez l'animal. La vasopressine et l'ocytocine ont été liées
à des troubles neurologiques humains tels le trouble d'anxiété
sociale, la dépression, la schizophrénie et les troubles du spectre
autistique (TSA). De plus, les troubles de la régulation de l'appétit,
de la libido et de l'humeur font partie des nombreux objectifs potentiels des
thérapies basées sur l'utilisation des peptides. Dans le futur,
"sniffer" des analogues neuropeptidiques (par administration intra nasale),
peut constituer un moyen pour les neuropeptides d'accéder directement au
cerveau, et leur diffusion vers leurs sites récepteurs peut être
une voie alternative pour le traitement de plusieurs de ces troubles.
Cette
brève est produite par la British Society for Neuroendocrinology et peut
être utilisée librement pour l'enseignement de la neuroendocrinologie
et la communication vers le public.
©British Society for Neuroendocrinology
et Société de Neuroendocrinologie pour la traduction.
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