Les neurones travaillent selon une organisation en « hub »

LES TRAVAUX de l’équipe de l’Inmed (Institut de Neurobiologie de la Méditerranée de l’INSERM), créé par Yehezkel Ben-Ari, sont publiés dans « Science » (4 décembre 2009). Ils se poursuivent afin de déterminer si dans l’épilepsie, la maladie de Parkinson ou la schizophrénie, se trouve une organisation bâtie sur le même modèle, qui permettrait peut-être de trouver de nouvelles cibles de traitement.

« Nous avons utilisé des techniques extrêmement sophistiquées qui nous permettent de travailler sur des tranches de cerveau de rongeur maintenu en survie artificielle et d’enregistrer l’activité d’un millier de neurones », explique le Pr Ben-Ari au « Quotidien ». L’activité neuronale de ce modèle correspond à celle d’un cerveau humain à la naissance.

Quand on enregistre tous ces neurones, on peut isoler des neurones chef d’orchestre modèles ou « patrons » de décharge. Les patrons de décharge (en anglais patterns) désignent le fait que l’activité des neurones suit un modèle précis. Les neurones qui donnent le ton sont les neurones Gabaergiques. Et ils fonctionnent sur le mode d’organisation du « réseau sans échelle » (scale free networks). Ce système d’organisation selon un modèle mathématique, correspond au fait qu’il n’est pas possible de définir une connexion type. La majorité des neurones n’a pas de rôle central, ce qui permet une optimisation du flux d’information et la résistance vis-à-vis des attaques.

Comme dans le monde de l’aviation.

Le réseau sans échelle a été décrit pour d’autres systèmes de communication. Ainsi, dans les aéroports, on sait qu’il est nécessaire pour assurer la rentabilité, qu’il y ait quelques longs courriers qui s’ajoutent au pool majoritaire des avions qui vont à moyenne ou courte distance, explique le Pr Ben-Ari. Il en est ainsi pour les neurones cérébraux. Ils incluent quelques neurones à forte connectivité (nombreuses synapses), aussi appelés « hubs » comme en informatique ou là aussi comme dans le monde de l’aviation, l’aéroport de Roissy représentant un « hub » pour le trafic aérien d’Air France.

Après avoir identifié les neurones « hubs » sous la forme des neurones GABA dans l’hippocampe en développement, les chercheurs confirment que perturber l’activité d’une seule de ces cellules empêche la synchronisation de l’activité de plusieurs centaines de neurones. Or, la plupart des grandes activités corticales sont associées à des activités neuronales synchrones, c’est ce que l’on mesure par exemple dans un électroencéphalogramme.

Les chercheurs ont caractérisé les propriétés morphofonctionnelles de ces neurones. Ils possèdent un axone très étendu et ramifié qui leur permet de communiquer par un grand nombre de synapses avec beaucoup d’autres cellules nerveuses. Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur du cerveau adulte, mais il est excitateur aux stades précoces du développement.

« Il reste à vérifier si ces neurones "hub" sont impliqués dans d’autres formes d’activités de réseau, notamment dans les synchronisations neuronales pathologiques associées aux crises d’épilepsie pour lesquelles l’hippocampe est mis en cause », conclut Rosa Cossart.