GABA

Dimanche 17 décembre 2006

Pour introduire certains billets, il faut que je vous présente ma marotte. Je m'intéresse à une maladie neurologique fréquente: l'épilepsie (1% de la pomulation quand même!). Et plus particulièrement à ce qui se passe au niveau éléctrophysiologique et neurochimique quand tout s'embrase. Globalement, on peut dire qu'une crise d'épilepsie est un court-circuit au sein du cerveau: elle est due à l'activation hyper synchrone et anormale d'une population neuronale. Les symptômes d'une crise sont extrèmement variés, puisqu'ils dépendent de la zone du cerveau concernée par la décharge électrique. Parfois une cause est facilement trouvée: une tumeur, un traumatisme crânien...et parfois on ne touve rien (ce qui ne veut pas dire qu'il n'y a rien, mais probablement que nos techniques d'imagerie ne sont pas encore assez performantes).

 

Quoiqu'il en soit, lors la maladie épileptique est due à une hyperexcitabilité de ces fameux neurones. Ceux-ci reçoivent à chaque instant une foule de signaux excitateurs et inhibiteurs. Et ça, ça se passe au niveau des fentes synaptiques, c'est-à-dire la jonction entre deux neurones.

Et bien moi, ce qui me branche c'est une des petites bêtes qui cherche à endormir les neurones pour qu'ils ne s'excitent pas. C'est un neurotransmetteur inhibiteur qui s'appelle GABA ou acide gamma amino butyrique.

 

Il agit au niveau de récepteurs présynaptiques (type B, que je connais peu) et post-synaptiques de type A. Et ceux-là sont PASSIONNANTS: ils sont composés de 5 sous unités, qui peuvent être de 10 types différents (alpha, beta...) au moins (celles qu'on a identifiées pour l'instant). Les propriétés de ces récepteurs GABAA diffèrent en fonction de ces sous unités. On se rend compte que la répartition de celles-ci diffère avec les régions cérébrales, mais aussi avec l'âge, et ce de façon physiologique, normale. Mais elle peut aussi se modifier lors de processus pathologiques, tels que l'épilepsie,grâce à (ou à cause de) la plasticité neuronale. Cause ou conséquence, ce n'est pas toujours très clair.

 

Bon, pour une présentation, ça suffit peut-être. Mais le meilleur est à venir: vous l'aurez subodoré, c'est la diversité des récepteurs et leur plasticité qui ouvre des perspectives à peine sondables...

 

Miam miam miam on va se régaler!

Par seven
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Lundi 18 décembre 2006

Qu’Horowitz ait raison ou pas (cf billet de Tom Roud), le fonctionnement du corps humain est décidément fascinant…

 

Tout petit déjà, la vie, c’est pas facile… On l’oublie rapidement, mais  la naissance est une étape difficilement évitable, mais bien rude. Au cours de l’accouchement, le stress du fœtus est très élevé : contractions, expulsion etc, c’est un vrai branle-bas de combat. Sans oublier le risque de souffrance par manque d’apports, ceux-ci dépendant encore exclusivement du cordon ombilical. Dans l’histoire, celui pour lequel on s’inquiète le plus, c’est le cerveau, petit mais pas très costaud…  

 

Et bien les résultats d’une équipe marseillaise parus dans Science (Roman Tyzio et al.2006. Maternal Oxytocin Triggers a Transient Inhibitory Switch in GABA Signaling in the Fetal Brain During Delivery. Science 314, 1788) montrent une fois encore que si le vivant est vivant, décidément, c’est pas un hasard. Je m’explique.

 

J’ai évoqué dans un billet précédent ma marotte, le GABA. Je vous ai dit que c’était The principal neurotransmetteur inhibiteur. Bon, c’est vrai. Mais pas toujours (rien que ça je trouve que c’est génial) : chez le fœtus et jusqu’à un peu après la naissance, il est excitateur !!! Et c’est rudement important : il va alors permettre ainsi la maturation des neurones, tout une activité cellulaire enzymatique grâce à l’entrée du calcium, et j’en passe. Mais on sait aussi qu’un excès d’excitation neuronale est toxique, (même qu’on appelle ça l’excito-toxicité, et que c’est impliqué dans plein de maladies neuro-dégénératives). Or le stress, ça excite les neurones. Et la naissance, c’est SUPER stressant.

 

Question: Qui peut protéger les neurones si le GABA ne le peut pas ???  

 

Réponse : le GABA   

 

                                                  ???  

 

Et voilà le tour de passe-passe : le travail a démontré (chez le rat) que pendant une courte période autour de la naissance, le GABA de excitateur devenait inhibiteur, avant de redevenir excitateur, jusqu’à ce qu’il redevienne inhibiteur définitivement, enfin, normalement. (Vous suivez toujours ?).

 

Je passe sur les détails méthodologiques, mais globalement, ça se passe de la façon suivante. Le récepteur GABAA est un canal chlore. Chez l’adulte la concentration intracellulaire de chlore est inférieure à la concentration extra cellulaire. Ceci grâce à des transporteurs du chlore qui font sortir activement celui-ci. Donc lorsque ce canal s’ouvre, le chlore entre et la cellule est hyperpolarisée (influx de charge négative) et inhibée. Dans le neurone immature, c’est l’inverse, parce que d’autres types de transporteurs sont majoritaires, qui font rentrer le chlore. Donc l’ouverture du canal fait sortir le chlore et la cellule est dépolarisée, donc…excitée, exactement.

 

Une pause : ça, ils l’avaient déjà montré avant, c’est un prérequis pour comprendre la suite.

On continue ?

 

Alors, vous savez que l’accouchement est une histoire de bonne femme (si, quand même), et donc d’hormones aussi. L’ocytocine est l’une d’entre elles, libérée massivement peu après le début du travail, et qui accélère celui-ci.

Et bien figurez-vous qu’elle agit aussi sur les transporteurs du chlore : elle diminue leur action, du coup le chlore est surtout extracellulaire, comme chez l’adulte, et le GABA sera donc inhibiteur. C’est pas joli, ça, messieurs dames ?

Mais ce n’est pas fini. Parce que c’est bien gentil de dire que c’est stressant la naissance, mais enfin, entre stresser et souffrir, et entre souffrir et mourir, il y a une marge ! Alors moi je dis,

Question: Est-ce que c’est vraiment important, ce switch excitation-inhibition-excitation ?

Il suffisait de demander : ils ont ensuite montré que les neurones privés d’ocytocine juste avant la délivrance étaient significativement plus sensibles à la privation d’oxygène et de glucose (les plus gros stress pour des neurones !!), et mouraient plus rapidement. Et que c’était bien lié au fonctionnement du transporteur du chlore, donc aux effets du GABA.

Réponse : un peu que c’est important !

Alors, elle est pas belle la vie?

Par seven
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Vendredi 16 mars 2007

 « Il n'y a pas de hasard », comme dirait une personne chère à mon coeur. En tous cas, hasard ou destin, ça leur a valu une publication dans Nature Neurosciences, à Eisenman and Co, alors je crois qu'ils n'ergoteraient pas ! Il va être question de lumière, de hasard, donc, et de GABA. Bah oui, il faut rester les pieds sur terre et faire un peu de Science. Même si certains promettent à cette dernière un avenir bien sombre...

Petit rappel. Je vous ai déjà parlé du

GABA, ici et . Il s'agit, comme vous savez (mais si mais si), d'un neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central  en clair, il inhibe l'activité des neurones. L'un des deux types de récepteurs (type A, post-synaptiques) du GABA, donc, présente un site pour la fixation du GABA. (Non, je ne vous prends pour des...Je prends mon temps, c'est différent). Mais aussi d'autres sites pour diverses substances comme les corticoïdes. L'effet des ces corticoïdes est de renforcer l'action du GABA.

 

Les auteurs racontent candidement cette petite histoire fort sympathique.

Par un matin pluvieux... Ben quoi, j'ai le droit d'ajouter une touche personnelle quand même ! Je reprends. Par un matin pluvieux, DONC, Laurence et ses amis (c'est le prénom de la première auteur, Eisenman, Laurence N Eisenman elle s'appelle), décidèrent d'étudier comment les neurostéroïdes se répartissaient dans l'hippocampe de rats, et autres cellules (non cérébrales, Pfff !) Pour ce faire, ils taggèrent (ça rime) lesdits stéroïdes avec une substance fluorescente activée par la lumière visible (465 nm de longueur d'onde, pisque vous voulez tout savoir). Et puisqu'ils étaient là, ils ont regardé le niveau d'activité GABA induite aussi.

Initialement, cette activité était désespérément basse. Bon. Et puis, je vous rappelle que le but était de regarder la répartition des stéroïdes taggés (j'ai quand même écrit deux phrases depuis, vous avez peut-être oublié. Ouh là là, je suis teigneuse ce soir, moi !). Ils ont donc éclairé les neurones.

Et là Ô surprise (je ménage mes effets), LA REPONSE GABA INDUITE AUGMENTA !!! C'est ça, le hasard de la science. (Mais il faut travailler quand même. Sinon, rien ne se passe).

 

Qu'à cela ne tienne ! Ils n'en restèrent pas là ! S'ensuivit toute une série d'expériences, qui aboutirent aux conclusions principales suivantes :

1)     La substance fluorescente lorsque activée par la lumière visible renforce l'inhibition GABAergique.

2)      Ce renforcement est très similaire à celui provoqué par les stéroïdes seuls, MAIS ne leur est pas attribuable : il est obtenu également lorsque le fluo (fatiguée d'écrire s...fluo..) est taggé sur d'autres molécules que les stéroïdes.

3)      Ce renforcement peut donc être attribué à la photoactivation.

4)      Elle entraine une modification durable et stable des récepteurs GABA.

5)      Ce renforcement est néanmoins supérieur lorsque la molécule taggé est un neurostéroïde, vraissemblablement parce que ce dernier amène le fluo au contact du récepteur GABA, puisqu'il peut s'y fixer.

 

Je vous assure qu'ils ont été drôlement rigoureux, avec plein de manip, de contrôles et tout.

Et ben moi, je trouve ça dingue.

 

D'accord mais en pratique, à part que c'est dingue, qu'est-ce que ça apporte ?

Là tout de suite maintenant, rien de concret. Mais des idées. Vous n'êtes pas sans savoir que l'épilepsie est une maladie liée à une hyperexcitabilité neuronale. Les médicaments anti-épileptiques sont administrés par voie orale, voire intraveineuse quand ça va mal. Ils vont donc partout dans l'organisme, y compris là où ils n'ont rien à faire, avec le souci des effets indésirables. Leur cible est localisée au niveau de la zone responsable de l'épilepsie, par exemple disons, le lobe temporal (c'est la plus fréquente des épilepsies partielles).

On peut imaginer de coupler des médicaments antiépileptiques, taggés avec fluo. A priori, il faut des molécules ayant une affinité pour les récepteurs du GABA, sinon il est difficile de les amener à proximité. ( Les stéroïdes ne sont pas les seuls). Et dans la zone cible, on met une petite loupiote ! Dont on peut contrôler les paramètres : longueur d'onde, durées on/off  etc.

Du coup, l'effet thérapeutique est contrôlé dans l'espace et dans le temps. Et comme la lumière le potentialise, on pourrait employé de plus faibles doses, limitant ainsi les effets secondaires!

 

Ce n'est de la science fiction si tant que ça : on implante des électrodes intra-cérébrales « en routine » pour le bilan préchirurgical de l'épilepsie et le traitement de la maladie de Parkinson, notamment?

 

(1) Anticonvulsant and anesthetic effects of a fluorescent neurosteroid analog activated by visible light. Eisenman et al. Nature Neuroscience, advance online publication, 25 Feb 2007.  

Par seven
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Vendredi 23 mars 2007

Ce billet sera peut-être compléter par la suite, mais je ne pouvais attendre pour vous faire partager ce travail paru dans Neuron  le 15 Février (et je ne le découvre que maintenant !!!). 

Le glutamate est un neuromédiateur excitateur du système nerveux central. Un peu l’opposé du GABA, quoi. Il a plusieurs types de récepteurs, dont les recepteurs NMDA, qui sont des canaux calciques. Et ces récepteurs sont un peu Dr Jekyll et Mr Hyde (d’autres m’ont piqué la formule avant que je ne l’emploie, mais tant pis…).

Ainsi, leur stimulation peut:

     1)      provoquer la mort cellulaire: pas top (quoi que ça se discute...mais bon. on va dire pas top quand même).

 Ou bien

    2)      favoriser la survie neuronale, certains processus de mémorisation etc. Donc tout bénef...

Comme dit l’autre, c’est pas pareil. Comment explique ce paradoxe? Un débat faisait rage. Certains pronaient un différence de degré d’activation des récepteurs. D’autres invoquaient la localisation de ces derniers. Ils peuvent en effet être synaptiques, ou extra-synaptiques. (Forcément me direz-vous: quand on n'est pas dehors, c'est qu'on est dedans).

Et bien les auteurs ont fait une fort jolie étude. Ils ont activé spécifiquement les récepteurs extra-synaptiques ou synaptiques (rien que ça, déjà, c'est pas mal!). Puis ont identifié dans chaque cas, les gènes spécifiquement exprimés lors de l'activation de ces récepteurs NMDA. Et quelle ne fut pas leur surprise (Enfin, avouons qu'ils avaient quand même une petite idée sur la question)!

     1) Lors de la stimulation des récepteurs synaptiques, les gènes surexprimés étaient impliqués dans la neuroprotection. Au passage, ils ont même même montré que deux gènes dont la fonction n’était pas connue, jouait un rôle dans cette protection. (Joli!)

   

     2) Lors de la stimulation des récepteurs extra-synaptiques, les gènes surexprimés étaient impliqués dans la mort cellulaire.

Et voili, voilou! Une nouvelle avancée! Bon, je pourrais détailler un peu plus, mais là tout de suite maintenant, je suis coincée par le temps…Si vous en exprimez la demande, je m’épancherai plus avant.  Sinon, changement de sujet au prochain billet!

 

(1) Decoding NMDA receptor signaling: identification of genomic programs specifying neuronal survival and death. Zhang, S.-J. et al. Neuron 53, 549–562 (2007).

Par seven
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Dimanche 27 mai 2007

Ouh la la ! A ce stade, ce n’est plus une pause, c’est une hibernation, une mise en jachère, un presque abandon. Bref, ce blog a été silencieux bien longtemps.

Et alors que je voulais y remédier efficacement aujourd’hui, des forces surnaturelles se sont liguées contre moi (Non je ne suis pas paranoïaque. Et ne me regardez pas comme ça: je vois bien que vous m’en voulez. Et ça ne va pas s’arranger avec la suite, si ça se trouve…). Ces forces, donc, ont manifesté leur hostilité en faisant bugger mon accès à Science. Or l’article qui m’avais alléchée est précisément dedans (1). C’est bien une preuve qu’elles m’ont choisie comme cible, ces forces malfaisantes.

J’ai quand même pu lire l’abstract, c’est déjà ça. Le point de départ est que le tetra-hydro cannabinol (ça en jette, hein), bref le cannabis, la marijuana, le shit, donc consommé pendant la grossesse, a des conséquences cognitives pas sympa pour le fœtus. Jusque là, on ne savait pas pourquoi précisément.

Eh bé les auteurs ont étudié les endocannabinoïdes, substances synthétisées et libérées normalement dans le cerveau. Parce que oui, pas besoin d’en fumer, on en fabrique ! Quand je vous dit que notre formidable cerveau a tout prévu pour notre plaisir : endorphines, cannabis…

Bref, ils ont chercher à savoir 1) s’ils jouaient un rôle dans la maturation cérébrale au cours de la gestation, et 2) si oui lequel.

            1) Oui. Vous aviez deviné.

            2) Et lequel ? Il semble bien qu’ils sont des acteurs essentiels pour :

                         -la formation des synapses impliquant les interneurones (neurones intercalés entre deux neurones, c’eeeeeeeeest ça !) GABAergiques (encore le GABA !)

                        -la pousse des axones, c’est-à-dire du prolongement neuronal (bah oui, on parle de pousse axonale, c’est comme ça).

Tout est bien organisé, et bien dosé. Mais un apport de cannabinoïde exogène perturbe ce système, et donc le développement.

 

Et en plus, le shit,  c’est pas bon pour la mémoire. Na. Mais je ne m’étendrai pas. Et oui je suis une vieille réac’.

 

(1) Berghuis P, Rajnicek AM, Morozov YM et al. Hardwiring the brain: endocannabinoids shape neuronal connectivity. Science. 2007. 316(5828):1212-6.

Par seven
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