Étude met en évidence la protéine liée à l'autisme pour sculpter connexions cérébrales

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Peu de temps après la naissance, le cerveau humain se développent rapidement avec l'expérience d'un monde entièrement nouveau. Pendant cette période, les neurones dans le cerveau du nouveau-né en concurrence avec l'autre pour former des liens durables, appelées synapses.

Étude met en évidence la protéine liée à l'autisme pour sculpter connexions cérébrales

Non-neuronales cellules appelées astrocytes (rouge) le taux de désabonnement hevin (vert), une protéine cruciale pour le raffinement des connexions neuronales dans le cerveau en développement.

Crédit: Eroglu laboratoire, Université Duke, eLife 2014; 10,7554 / eLife.04047

Une nouvelle étude de chercheurs de Duke offre un gros plan de la synapse raffinement et identifie une protéine qui est crucial dans ce processus. Les perturbations dans la protéine, appelée hevin, ont déjà été liés à l'autisme, la dépression et le suicide, mais le rôle de la molécule dans le cerveau en développement était largement inconnu jusqu'à présent.

Les chercheurs se sont concentrés sur de minuscules protubérances des neurones appelé épines qui abritent connexions synaptiques. Neuroscience a longtemps supposé que ces petites bosses servent de sites pour synapses simples.

Mais cette étude, qui est apparu en ligne tôt le mois dernier dans la revue à accès libre eLife, montre que dans le cerveau des souris nouveau-nés, certains des épines reçoivent d'abord deux ou plusieurs entrées. Comme le cerveau arrive à maturité, les épines reçoivent ensuite une. Une technique connue comme la microscopie électronique en trois dimensions fait cette observation possible.

"Je étais très excité à propos de cette conclusion», a déclaré le premier auteur William Christopher Risher, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de l'auteur principal Çagla Eroglu. «Je suis allé vérifier la littérature pour voir si quelqu'un est vraiment décrit [épines multiples synapse] avant. Et il n'a pas vraiment été beaucoup."

Le groupe a également constaté que les souris qui manquent du gène qui code pour la protéine de hevin conservent plus de ces synapses multiples par rapport aux souris normales. Comme le cerveau en développement émonde loin synapses à devenir plus efficaces, ce qui pourrait poser des problèmes.

Hévin a été identifié pour la première dans les espaces minuscules entre les synapses en 1990. Cependant, les études d'expression génique ont montré qu'il est effectivement égrenée par des cellules non neuronales appelées astrocytes.

Intéressé par la relation entre les astrocytes, la formation des synapses et la maladie, le groupe de Eroglu a montré en 2011 que hevin déclenche la formation de nouvelles connexions neuronales. "Ce était la première description de la fonction de hevin dans le système nerveux", a déclaré Eroglu, professeur adjoint de biologie cellulaire et de la neurobiologie, et un membre de l'Institut pour les sciences du cerveau duc.

"Nous avons continué à étudier cette protéine, car il est abondant dans de nombreuses régions du cerveau, [à la fois] lorsque les synapses se forment et aussi à l'âge adulte», a déclaré Eroglu.

Dans le cortex, une zone du cerveau importante pour la pensée et la conscience complexe, hevin encourage entrées du thalamus - une partie du cerveau qui agit comme un centre de relais pour l'information sensorielle et motrice - alors qu'il décourage les entrées de neurones locales dans le cortex, le groupe a trouvé.

Les épines qui reçoivent plusieurs synapses ont tendance à être occupé par deux connexions corticales et thalamiques en même temps, ce qui suggère que ces sites pour les épines sont concurrence synaptique.

Le solde de ces deux types de types de connexions dans le cortex pourrait aller de travers dans les maladies neurologiques comme l'autisme et la dépression, l'Eroglu dit. Le groupe est en train d'étudier les mécanismes moléculaires de hevin et sa contribution potentielle à la santé et la maladie.

Autres auteurs comprennent Sagar Patel, Jonnathan Singh Alvarado, Osman Calhan, Il Hwan Kim, Akiyoshi Uezu, et Scott Soderling de biologie cellulaire de Département de Duke; Srishti Bhagat et Nicole Calakos du duc Département de neurologie; Louis-Jan Pilaz et Debra Argent de génétique moléculaire et de microbiologie Département de Duke; et Daniel Wilton et Beth Stevens de l'Hôpital pour enfants de Boston, Département de neurologie, la Harvard Medical School.

Cette recherche a été financée par le National Institutes of Health (R01 DA031833, 2T32NS51156-6, NRSA 1F32NS08328 01A1, NS059957, MH103374, NS083897, NS071008), le Holland-Trice Fellowship, le Fellowship Wakeman, le Fonds Esther et Joseph Klingenstein, et Alfred P. Sloan Foundation.