Des chercheurs ont conçu une protéine qui détecte les signaux subtils de glutamate entre les neurones, révélant un aspect précédemment caché de la communication cérébrale. Cet outil permet l'observation en temps réel de la façon dont les cellules cérébrales traitent les informations entrantes, potentiellement en faisant progresser les études sur l'apprentissage, la mémoire et les troubles neurologiques. Les résultats, publiés dans Nature Methods, mettent en lumière une avancée en neurosciences.
Les neurones du cerveau communiquent par des signaux électriques et chimiques, mais jusqu'à présent, les scientifiques ne pouvaient observer que les messages électriques sortants, laissant les échanges chimiques entrants largement invisibles. Un nouveau capteur protéique, iGluSnFR4 —prononcé 'glue sniffer'—, change cela en capturant les faibles libérations de glutamate aux synapses en temps réel. Le glutamate, principal neurotransmetteur excitateur du cerveau, est crucial pour des processus comme l'apprentissage et la mémoire, mais ses signaux brefs et faibles ont été difficiles à mesurer.
Conçu par des équipes de l'Allen Institute et du Janelia Research Campus de la HHMI, iGluSnFR4 agit comme un indicateur moléculaire assez sensible pour détecter même les plus petits événements synaptiques. Cela permet aux chercheurs de voir comment les neurones individuels intègrent des milliers d'entrées avant de décider de tirer, éclairant les calculs cérébraux complexes sous-jacents aux pensées et décisions.
«C'est comme lire un livre avec toutes les mots brouillés et ne pas comprendre l'ordre des mots ou comment ils sont arrangés», a expliqué Kaspar Podgorski, auteur principal et scientifique principal à l'Allen Institute. «Ce que nous avons inventé ici est une façon de mesurer l'information qui entre dans les neurones de différentes sources, et c'était un élément critique manquant dans la recherche en neurosciences."
L'outil promet également pour la recherche sur les maladies. Les perturbations de la signalisation du glutamate sont impliquées dans des affections comme la maladie d'Alzheimer, la schizophrénie, l'autisme et l'épilepsie. En surveillant précisément ces signaux, les scientifiques peuvent mieux comprendre les mécanismes des maladies et tester des thérapies potentielles.
La collaboration a été clé pour le succès du capteur. «Le succès de iGluSnFR4 découle de notre étroite collaboration commencée au Janelia Research Campus de la HHMI entre l'équipe du projet GENIE et le laboratoire de Kaspar», a déclaré Jeremy Hasseman, scientifique à Janelia. La protéine est désormais disponible pour les chercheurs via Addgene, favorisant une utilisation plus large en neurosciences.
Cette avancée comble un vide dans l'observation des conversations neuronales complètes, passant de vues fragmentées à des insights complets sur la fonction cérébrale.
