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Christophe Mulle, Mario Carta dans Neuron

Les acides gras insaturés facilitent la transmission d'information entre neurones

Le 4 mars 2014

Membrane Lipids Tune Synaptic Transmission by Direct Modulation of Presynaptic Potassium Channels. Carta M, Lanore F, Rebola N, Szabo Z, Da Silva SV, Lourenço J, Verraes A, Nadler A, Schultz C, Blanchet C, Mulle C. Neuron. 2014 Jan 30. pii: S0896-6273(13)01189-6. doi: 10.1016/j.neuron.2013.12.028.


 
Les membranes cellulaires sont riches en acide gras polyinsaturés, et parmi eux l'acide arachidonique. Ces lipides font l'objet d'une attention particulière dans l'alimentation. L'acide arachidonique peut être libéré de la membrane des cellules par l'action d'une enzyme, la phospholipase A2. Dans l'article présenté ici (Neuron, février 2014), Mario Carta, Frédéric Lanore et Nelson Rebola de l'équipe de Christophe Mulle (IINS, CNRS, Université de Bordeaux), démontrent que l'acide arachidonique libéré suite à une période d'activité neuronale, agit comme un messager rétrograde qui facilite la transmission synaptique dans une structure clé pour l'encodage de la mémoire, l'hippocampe.


Les chercheurs sont partis de l'observation que certaines synapses sont facilitées quand le neurone qu'elles contactent sont actifs. Cette facilitation peut durer plusieurs minutes. S'en est suivie la longue quête d'un mécanisme moléculaire pour expliquer cette plasticité synaptique remarquable, qui se traduit par une facilitation de la libération du neurotransmetteur, le glutamate. Après avoir écarté de nombreuses possibilités conventionnelles, les chercheurs ont découvert que la facilitation synaptique était abolie en bloquant l'enzyme qui produit l'acide arachidonique. Ils ont émis l'hypothèse que l'acide arachidonique agissait comme un messager rétrograde, produit par l'activité neuronale du côté "postsynaptique" et agissant sur le versant "présynaptique" pour faciliter la transmission synaptique. Pour démontrer cette hypothèse, il fallait s'assurer que l'acide arachidonique pouvait directement exercer un effet facilitateur, ce qui a été rendu possible par la synthèse d'une molécule d'acide arachidonique "cagée". Un flash localisé de lumière UV au niveau des contacts synaptiques rend la molécule active, et entraine une facilitation de la transmission synaptique.

Mais quelle est alors la cible de l'acide arachidonique? Il existe de nombreux récepteurs présynaptiques qui contrôlent la transmission synaptique quand ils sont activés par des neuromodulateurs. Un aspect très original de ce travail est de démontrer que ces mécanismes classiques n'entrent pas en jeu pour l'action de l'acide arachidonique comme messager rétrograde. Les chercheurs ont pu enregistrer directement les potentiels d'action qui arrivent dans la terminaison synaptique, et montrer que le "décageage" d'acide arachidonique entrainait un allongement de la durée du potentiel d'action, ce qui conduit à une augmentation de la libération de neurotransmetteur. Cette expérience a mis les chercheurs sur la piste des canaux potassiques activés par le potentiel, qui interviennent dans la terminaison du potentiel d'action. On savait que les canaux potassiques pouvaient être modulés par certains lipides. Dans cet article les chercheurs ont mis en évidence pour la première fois un mécanisme physiologique dans lequel cette régulation de canaux potassiques intervient.

Ainsi, l'acide arachidonique libéré dans des conditions d'activité synaptique et neuronale physiologiques régule l'activité de canaux potassiques présynaptiques. Il s'agit d'un mécanisme tout à fait original de facilitation de la transmission synaptique par l'activité neuronale. Les chercheurs ont commencé à explorer les conséquences fonctionnelles de cette facilitation transitoire en terme de plasticité des réseaux locaux de l'hippocampe. Par exemple, ce phénomène à court terme sert d'amorce à une plasticité à long terme qui pourrait représenter une première étape dans l'encodage d'informations mnésiques. Il est intéressant de mentionner l'association entre métabolisme de l'acide arachidonique et déficits cognitifs dans certains cas de retard mental. D'autre part, une alimentation riche en acide gras poly-insaturés peut améliorer les symptomes cognitifs. Il serait intéressant d'étudier si telle alimentation peut faciliter la transmission synaptique par le mécanisme décrit dans cette étude, et en conséquence les processus d'encodage de mémoire sous-jacents.

Christophe Mulle (christophe.mulle @ u-bordeaux.fr)
Dernière mise à jour le 19.03.2014

Premiers auteurs



Les premiers auteurs : de haut en bas: Mario Carta, Frédéric Lanore et Nelson Rebola.


Equipe : Physiologie des synapses glutamatergiques - Christophe Mulle
Team: Physiology of glutamatergic synapses


Institut interdisciplinaire de Neurosciences
CNRS UMR 5297
Université de Bordeaux