Paris, 15 décembre 2010

Cerveau : néo-neurones sous contrôle lumineux
Des chercheurs de l'Institut Pasteur associés au CNRS viennent de montrer dans un modèle expérimental que les nouveaux neurones qui naissent dans le cerveau adulte peuvent être stimulés par la lumière. Grâce à une technique novatrice associant les outils de l'optique à ceux de la génétique, les neurobiologistes ont rendu des néo-neurones photo-excitables. Pour la première fois, ils ont déclenché, vu et enregistré spécifiquement l'activité de ces nouvelles cellules nerveuses. Les scientifiques ont ainsi révélé la nature des signaux qu'elles émettent sur les circuits neuronaux du cerveau. Ces travaux constituent une étape essentielle pour mieux comprendre le rôle des nouvelles cellules nerveuses et envisager des applications thérapeutiques, notamment dans le domaine des maladies neurodégénératives.
L'équipe de Pierre-Marie Lledo, de l'unité Perception et Mémoire à l'Institut Pasteur (CNRS, URA 2182), vient de démontrer, pour la première fois, qu'il est possible d'utiliser la lumière pour stimuler et étudier spécifiquement dans un modèle animal les nouveaux neurones qui naissent dans le cerveau adulte. Jusqu'à présent, les méthodes de stimulation existantes ne le permettaient pas. En effet, si la stimulation électrique touche sans distinction toutes les cellules, celle chimique ne concerne que les neurones assez matures pour posséder à leur surface les récepteurs aux molécules actives.

En parvenant à introduire et à faire exprimer des protéines photosensibles dans des nouveaux neurones(1), les scientifiques ont pu prendre le contrôle de leur activité à l'aide de flashs lumineux. Grâce à cette technique, les chercheurs de l'Institut Pasteur et du CNRS ont pu voir, stimuler et enregistrer spécifiquement l'activité des nouvelles cellules nerveuses. Ils ont apporté la preuve que les nouveaux neurones qui naissent dans le bulbe olfactif du cerveau adulte s'intègrent bien dans les circuits nerveux préexistants. Ils ont également montré que, contre toute attente, le nombre de contacts des jeunes cellules avec leurs cibles augmentait fortement durant plusieurs mois.

Ces travaux constituent une étape essentielle dans la caractérisation des fonctions remplies par les néo-neurones. Ils ouvrent des champs d'investigation importants pour comprendre la connectivité des neurones « nouveau-nés » avec leurs circuits hôtes. Une étape indispensable avant d'entrevoir l'utilisation des cellules souches neurales dans le cadre de nouveaux protocoles thérapeutiques pour réparer le cerveau, notamment dans le domaine des maladies neurodégénératives.

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Paris, 21 janvier 2013

Le contrôleur du vieillissement de la peau
Malgré les progrès de la médecine régénérative, avec l'âge, la peau perd ses propriétés de manière irréversible. L'équipe ATIP-Avenir "Homéostasie et tumorigenèse épidermiques" dirigée par Chloé Féral, chargée de recherche à l'Inserm à l'Institut de recherche sur le cancer et le vieillissement (Inserm/CNRS/Université Sophia Antipolis), vient de définir les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le maintien des cellules de la peau et la cicatrisation cutanée au cours du vieillissement. Ces mécanismes, décrits in vivo chez la souris, font intervenir la molécule CD98hc, un acteur du renouvellement de l'épiderme qui pourrait constituer un indicateur de la capacité de la peau à se régénérer. Ces travaux sont publiés dans la revueThe Journal of Experimental Medicine.
L'épiderme, la couche superficielle de la peau, est composée en majorité de cellules appelées kératinocytes qui se renouvellent continuellement selon un cycle de 21 jours chez l'Homme. Ces cellules reposent sur une membrane constituée de composants de la matrice extracellulaire qui assurent la jonction avec le derme, la couche profonde de la peau (cf. schéma). Le renouvellement de l'épiderme est assuré par la prolifération et la différenciation cellulaires qui maintiennent l'équilibre des tissus adultes. L'altération de cet équilibre, indispensable au bon fonctionnement des tissus et que l'on appelle "homéostasie", est responsable des changements physiques associés au vieillissement : flétrissement de la peau dû à la réduction de la prolifération des cellules épidermiques, défaut de cicatrisation en cas de plaies, perte de poils…

L'équipe ATIP-Avenir "Homéostasie et tumorigenèse épidermiques" dirigée par Chloé Féral, chargée de recherche à l'Inserm, a étudié les nombreux facteurs cellulaires impliqués dans le maintien de cet équilibre, en particulier CD98hc, une molécule connue pour son interaction avec des récepteurs en cause dans le vieillissement cutané. Avec l'âge, l'activité du transporteur CD98hc et des intégrines, ces récepteurs liés aux composants de la matrice extra cellulaire, est perturbée. Cependant, les mécanismes impliqués n'avaient jusqu'à présent pas été élucidés.

Dans ce travail, les chercheurs ont montré in vivo chez la souris, que la délétion du gène CD98hc (qui code pour le transporteur CD98hc), perturbe l'équilibre cutané et le processus de cicatrisation. En modifiant la prolifération et la migration des cellules, la délétion de ce gène induit également un défaut du cycle du follicule pileux. Les chercheurs ont décrypté l'ensemble des mécanismes complexes associés à CD98hc, en particulier la dérégulation des intégrines induite par l'absence de cette molécule in vivo. Ils confirment notamment ce qui avait été décrit in vitro : le transporteur d'acides aminés CD98hc module le signal intégrine, essentiel au renouvellement de la peau. Par ce biais, CD98hc participerait activement au renouvellement cutané via le recrutement efficace et massif des cellules épidermiques en cas de besoin (cicatrisation d'une plaie par exemple).

"CD98hc apparait nécessaire au renouvellement rapide et efficace de l'épiderme. La baisse de son expression, constatée in vivo chez la souris âgée, confirme son rôle dans le maintien des tissus, le cycle du follicule pileux et la cicatrisation, perturbés avec l'âge" affirme Chloé Féral. Le statut du transporteur CD98hc in vivo pourrait être un indicateur de la capacité de la peau à se régénérer", conclut la chercheuse.

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Paris, 26 août 2011

Une signature moléculaire de la déficience intellectuelle
La déficience intellectuelle (DI) est un handicap fréquent qui concerne près de 3 % de la population générale mais dont les causes sont encore peu connues. Aujourd'hui, les équipes de Laurence Colleaux de l'unité de recherche "génétique et épigénétique des maladies métaboliques, neurosensorielles et du développement” et de Jean Marc Egly de l'"Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire" ont identifié une mutation sur un gène impliqué dans la transcription de l'ADN en ARN messager, 1ère étape d'un processus complexe aboutissant à la synthèse des protéines. Cette mutation bouleverse l'expression de gènes essentiels à la plasticité cérébrale, l'ensemble des mécanismes par lesquels le cerveau modifie l'organisation de ses réseaux de neurones en fonction des expériences vécues. Selon l'étude, l'anomalie de ces gènes, dits "précoces", serait une des "signatures moléculaires" de la déficience intellectuelle. Ces résultats sont publiés dans la revue Science datée du 26 aout.
La déficience intellectuelle (DI) est définie comme un « fonctionnement intellectuel général inférieur à la moyenne, qui s'accompagne de limitations significatives du fonctionnement adaptatif». Parmi les DI, les formes dites "non syndromiques" sont caractérisées par une diminution isolée et non progressive des performances intellectuelles. Les chercheurs se sont penchés sur ces formes de déficits car les gènes responsables participent directement aux processus liés aux fonctions cognitives : mémorisation, apprentissage, comportement, etc.

Les équipes de recherche de Laurence Colleaux et Jean Marc Egly, ont identifié une mutation du gène MED23 qui est liée à une DI isolée. MED23 code une des sous-unités d'un large complexe multiprotéique : le Médiateur (MED, cf. Figure 1). Ce complexe est connu pour son rôle dans une étape clé de la régulation de l'expression des gènes : la transcription. Il permet aux facteurs de transcription spécifiques d'un gène de s'assembler pour interagir avec l'ARN polymérase, l'enzyme clé de cette étape.

Au cours de ces travaux, les chercheurs ont démontré que les cellules de patients atteints de DI présentent un défaut d'expression de certains gènes parmi lesquels les gènes "précoces" JUN et FOS. Ces derniers sont impliqués dans l'expression d'une cascade de gènes liés à diverses fonctions cellulaires, notamment au niveau du système nerveux central. Leur activation rapide et transitoire est une étape clé dans le développement et la plasticité cérébrale.

La mutation identifiée conduit à la synthèse d'une protéine MED23 modifiée devenue incapable d'interagir correctement  avec les facteurs spécifiques des deux gènes considérés. Par exemple, dans le cas du gène JUN, l'assemblage permettant la transcription est défectueux suite à un mauvais contact entre la protéine MED23 mutée et le facteur TCF4 (en bleu cf. Figure 2).

"L'étude de patients DI porteurs de mutations modifiant d'autres protéines impliquées dans la transcription, suggère que cette anomalie d'expression des gènes "précoces" puisse être une "signature moléculaire" de ce trouble", explique Laurence Colleaux. Ces résultats  apportent donc un nouvel argument en faveur du rôle majeur des anomalies de l'expression génique dans la recherche des causes de déficiences intellectuelles.

La déficience intellectuelle en chiffres
3 % de la population générale concernée
Entre 6 000 et 8 500 naissances avec un handicap mental par an.
Si 20 % des DI peuvent être attribuées à des facteurs environnementaux, 40 % à des causes génétiques connues, les causes de la maladie restent inconnues dans près de la moitié des cas.

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 Biologie Neuropsychologie Psychophysiologie Pathologies
Pathologies de la perception musicale Soigner par la musique  Expérience réalisée Glossaire  Bibliographie
Sites web visités Revues, ouvrages étudiés Téléchargements Neurobiologie de l'audition

Au niveau cérébral

La distinction entre les sons musicaux s'effectue dans une région du cerveau d'évolution récente, le cortex auditif, responsable de l'intégration d'un morceau et de notre réaction à la musique et où se décide si le morceau est inspirant ou non. Toutefois, l'information musicale est aussi traitée dans d'autres parties du cerveau (cf. : Figure 6, paragraphe ii. Autres activations corticales et schéma récapitulatif).
« La musique existe dans un contexte culturel et un morceau de musique peut susciter différentes émotions chez différents groupes culturels. Même dans un seul groupe, chaque individu possède une expérience de vie propre dans laquelle il puise lorsqu'il réagit à la musique. » (Ante Padjen, musicien et chercheur en neurosciences à l'Université McGill) Ainsi, un des défis les plus important des chercheurs en musique est de découvrir où la biologie se situe parmi toutes ces variables sociales. Quelles règles biologiques persistent malgré les divers contextes culturels dans lesquels la musique est appréciée ? Y a-t-il un seul centre de la musique dans le cerveau ? Des études en imagerie du cerveau indiquent que plusieurs régions distinctes du cerveau jouent un rôle dans le traitement et l'appréciation de la musique. Ces interactions entre diverses structures cérébrales dans la musique expliquent les liens important qui existent entre cet art et les émotions. Toutefois, des études menées chez les personnes souffrant d'une déficience sur le plan musical montrent également que certains réseaux spécialisés distincts du cerveau pourraient être dévoués spécifiquement à la cognition musicale.
Par exemple, certains des circuits du cerveau intervenant dans la perception de la musique semblent être séparés des circuits qui traitent le langage et d'autres sons dans l'environnement, comme l'ont montré des études menées chez des personnes souffrant d'amusie. Les personnes « amusiques » sont incapables de percevoir des différences de hauteur tonale dans la musique et peuvent par conséquent être incapables de chanter dans le ton, de danser sur de la musique ou de mémoriser une mélodie. Cependant, ces personnes possèdent des capacités cognitives parfaitement normales et leurs fonctions auditives et langagières sont intactes.
Ces études indiquent également que l'on doit d'abord percevoir la musique normalement avant de pouvoir en jouir. Par exemple, un patient amusique étudié par Isabelle Peretz, ne pouvait déceler des variations de tonalité dans la musique inférieures à deux demi-tons et déclarait que la musique sonnait comme du bruit et même l'indisposait. Ce qui est le cas de la plupart des personnes amusiques, incapables de distinguer les fausses notes et les dissonances.

 L’ensemble des aires cérébrales auditives est situé sur la partie supérieure de la 1ère circonvolution temporale (T1). La partie antérieure de T1, appelée gyrus de Heschel, constitue le cortex auditif primaire. Juste en arrière se trouvent les aires secondaires qui constituent le planum temporal (cf. : Figure 9).

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