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Une étude découvre la « clef passe-partout » éventuelle de la plasticité cérébrale

by Eva Voinigescu mars 20 / 17
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Pourquoi est-ce que bien après l’âge adulte nous préférons encore écouter la même musique que nous écoutions plus jeunes? Et pourquoi est-ce que les enfants apprennent une langue presque par osmose, alors qu’il faut des années à la plupart des adultes pour maîtriser les bases d’une nouvelle langue?

Cela fait des décennies que les scientifiques tentent de comprendre les mécanismes qui sous-tendent cette neuroplasticité en début de vie – la capacité du cerveau à changer, à apprendre et à former de nouvelles connexions entre neurones. Un groupe de chercheurs, y compris Takao Hensch (Université Harvard), Boursier principal au sein du programme Développement du cerveau et de l’enfant, a maintenant réussi à confirmer le rôle d’une homoprotéine, appelée Otx2, dans la régulation du début et de la fin de périodes critiques de plasticité dans de multiples aires cérébrales.

« Il s’agit du premier résultat manifeste indiquant que l’Otx2 est comme un régulateur principal de la coordination du développement du cerveau dans toutes les aires cérébrales », dit Hensch.

Ce résultat a des répercussions pour le traitement futur de troubles psychiatriques et intellectuels, comme la schizophrénie et l’autisme, dont la survenue pourrait partiellement s’expliquer par un décalage de ces périodes critiques.

Publié dans la revue Molecular Psychiatry le mois dernier, l’article mise sur deux découvertes préalables de Hensch et de ses collaborateurs qui avaient révélé qu’un type particulier de neurone appelé cellules à parvalbumine positive, ou cellules PV+, est responsable de déterminer le moment où se produisent les périodes critiques de plasticité dans le système visuel cérébral. En outre, l’accumulation d’Otx2 dans les cellules PV+ déclenche leurs stades de développement.   

En 2008, Hensch et son équipe ont découvert que l’Otx2 est produite à l’extérieur des cellules PV+ dont elle a besoin pour sa maturation, ce qui ne correspond pas au fonctionnement habituel d’une homoprotéine. L’Oxt2 est plutôt attirée par le réseau périneuronal (PNN), auquel elle se lie. Le PNN est une structure riche en glycoprotéines dont les cellules PV+ s’enveloppent au fil de leur maturation.

Dans l’article qui vient d’être publié, Hensch et son équipe ont utilisé une souris mutante à ce site de liaison pour voir ce qui se passe si l’Otx2 est alors incapable de trouver sa cible PV+. Leurs résultats démontrent que la mutation retarde l’accumulation d’Otx2 dans les cellules PV+, ralentissant leur maturation et l’intégrité du PNN. Il s’en suit un retard des périodes critiques, non seulement dans le cortex visuel primaire, tel qu’escompté, mais aussi dans le cortex auditif et le cortex préfrontal médian qui traite les comportements cognitifs plus complexes.

On avait déjà établi une corrélation entre la perturbation du fonctionnement du circuit PV+ et l’atteinte du PNN, et une variété de maladies psychiatriques, suggérant que l’Otx2 pourrait jouer un rôle dans tout le cerveau quant à l’établissement de la santé mentale.

Par exemple, dans cette étude, le retardement des périodes critiques de plasticité du cortex auditif et du cortex préfrontal médian permet à la musique de réguler les niveaux d’anxiété, même chez les souris mutantes adultes. Hensch et son équipe analysent maintenant s’ils peuvent rétablir la bonne marche des cellules PV+ dans d’autres modèles animaux en diminuant ou en augmentant les niveaux d’Otx2.

Toutefois, l’altération du moment des périodes critiques pourrait avoir un prix.

« En quelque sorte, il s’agit d’un équilibre à trouver entre la plasticité et la stabilité, dit Hensch. Les réseaux périneuronaux ne sont qu’un facteur parmi une demi-douzaine de facteurs dont la fonction est justement de bloquer ou d’atténuer la plasticité cérébrale. D’un point de vue évolutif, il semble que les mécanismes qui empêchent la plasticité ont été conservés, et on se demande bien pourquoi. »  

L’article suggère que le décalage des périodes critiques aurait d’autres conséquences cognitives, à part la maladie mentale, que l’on ignore toujours. Entre autres, il pourrait y avoir des répercussions sur le développement adéquat de comportements complexes, comme le langage, où de multiples périodes critiques doivent se produire au bon moment et interagir de façon séquentielle.

Néanmoins, les résultats de Hensch sont prometteurs pour la mise au point d’éventuelles stratégies thérapeutiques en cas de troubles psychiatriques et intellectuels. Entre autres choses, comme l’Otx2 est synthétisé dans une aire cérébrale irriguée par le sang, les agents pharmaceutiques pourraient y être acheminés. D’après Hensch, en associant des thérapies comportementales avec la manipulation judicieuse de la plasticité cérébrale, ces thérapies pourraient voir le jour plus tôt que plus tard.