La sérotonine accélèrerait l'apprentissage

Une étude menée par Champalimaud Centre for the Unknown (CCU), au Portugal, et l'University College London (UCL) au Royaume-Uni publiée dans Nature Communications révèle un effet jusqu'alors inconnu de la sérotonine sur l'apprentissage. 


La sérotonine est un neurotransmetteur de monoamine que les cellules nerveuses utilisent pour communiquer les unes avec les autres. Or, comme le révèlent les chercheurs, ses effets sur le comportement ne sont toujours pas clairs. Pendant longtemps, ces derniers ont toujours penché vers  lae théorie intégrée de ce que la sérotonine fait réellement dans le cerveau normal. Cependant, il était difficile de cerner la fonction de la sérotonine, en particulier pour l'apprentissage. En utilisant un nouveau modèle mathématique, les chercheurs ont maintenant découvert pourquoi

Selon les chercheurs, la sérotonine améliore la vitesse d'apprentissage. Lorsque les neurones sérotoninergiques ont été activés artificiellement par la lumière, les souris ont été plus rapides à adapter leur comportement dans une situation nécessitant une telle flexibilité, c'est-à-dire qu'elles ont donné plus de poids aux nouvelles informations et changé d'avis plus rapidement. La sérotonine a déjà été impliquée dans la stimulation de la plasticité cérébrale. Les chercheurs croient que l'étude ajoute du poids à cette idée, s'écartant ainsi de la conception commune de la sérotonine comme stimulant de l'humeur.

Les chercheurs croient que la découverte pourrait aider à mieux expliquer pourquoi les inhibiteurs sélectifs du recaptage de la sérotonine (ISRS), une classe d'antidépresseurs qui agissent en augmentant les niveaux cérébraux de sérotonine circulante, sont plus efficaces en combinaison avec les thérapies comportementales basées sur l'apprentissage renforcé des stratégies comportementales. pour conjurer les symptômes dépressifs.

Dans les expériences, les souris devaient effectuer une tâche d'apprentissage dans laquelle le but était de trouver de l'eau. Plus concrètement, les animaux ont été placés dans une chambre où ils devaient piquer un distributeur d'eau sur leur côté gauche ou un autre à leur droite, ce qui, avec une certaine probabilité, produisait ou non de l'eau

Lorsqu'ils ont analysé les données, les scientifiques ont constaté que le temps d'attente entre les essais était variable, soit ils ont immédiatement essayé à nouveau, piquant sur l'un des distributeurs d'eau, soit ils ont attendu plus longtemps avant de faire une nouvelle tentative. C'est cette variabilité qui a permis aux chercheurs de révéler l'existence probable d'un nouvel effet de la sérotonine sur la prise de décision des animaux.

Les longs intervalles d'attente étaient plus fréquents au début et à la fin de la séance d'un jour (série d'essais). Les chercheurs croient qu ca se produit probablement parce que, au départ, les souris sont plus distraites et pas très engagées dans la tâche elle-même,. À la fin, après avoir bu suffisamment d'eau, ils sont également moins motivés pour chercher une récompense.

Les chercheurs ont constaté que, selon la durée de l'intervalle entre les essais, les souris adoptaient l'une des deux stratégies de prise de décision différentes pour maximiser leurs chances de récompense (obtenir de l'eau). Plus précisément, lorsque l'intervalle entre les essais était court, le modèle mathématique qui prédisait le mieux le choix suivant des animaux était presque entièrement basé sur le résultat (eau ou non) de l'essai précédent (c'est à dire. si c ne permettait pas de fournir de l'eau, ils passeraient ensuite au distributeur d'eau alternatif, une stratégie connue sous le nom de «win-stay-lose-switch»)

Les chercheurs croient que lorsque l'intervalle entre deux essais était court, les animaux se reposaient principalement sur leur «mémoire de travail» pour faire leur prochain choix, c'est-à-dire sur la mémoire à court terme concernée par les perceptions immédiates. D'autre part, lorsque l'intervalle entre deux essais consécutifs a duré plus de sept secondes, le modèle qui prédisait le mieux le choix suivant des souris suggérait que les souris utilisaient l'accumulation de plusieurs expériences de récompense pour guider leur prochain mouvement, en d'autres termes, leur mémoire à long terme est entrée en vigueur. 

Les chercheurs ont également stimulé les neurones producteurs de sérotonine dans le cerveau des animaux avec la lumière laser, à travers une technique appelée optogénétique, pour rechercher les effets de niveaux plus élevés de sérotonine sur leur comportement alimentaire. Ils ont cherché à déterminer si et comment une augmentation des niveaux de sérotonine affecterait chacune des deux différentes stratégies de prise de décision qu'ils venaient de découvrir.

À la grande surprise des chercheurs, lorsqu'ils ont regroupé tous les essais dans leurs calculs, sans tenir compte de la durée de l'intervalle précédent, ils n'ont trouvé aucun effet significatif de leur manipulation de la sérotonine sur le comportement. Ce n'est que lorsqu'ils ont pris en compte les stratégies de prise de décision qu'ils ont pu extraire des données, que les taux d'apprentissage des animaux ont augmenté. La stimulation des neurones producteurs de sérotonine a stimulé l'efficacité de l'apprentissage de l'histoire des récompenses passées, mais cela n'a affecté que les choix faits après de longs intervalles.  

Les chercheurs croient que la sérotonine stimule la plasticité cérébrale en influençant le taux d'apprentissage, suggérant qu'un traitement par ISRS peut être plus efficace lorsqu'il est combiné avec ce qu'on appelle la thérapie cognitivo-comportementale, qui encourage la rupture des habitudes chez les patients.  



  

Découverte de gènes reliant la maladie d'Alzheimer et le syndrome de Down

Selon une étude menée par The Francis Crick Institute publiée dans Brain, les chercheurs sont sur le point de comprendre quels gènes sont responsables de l'apparition précoce de la maladie d'Alzheimer chez les personnes atteintes du syndrome de Down. Selon les chercheurs, les résultats pourraient fournir un aperçu des mécanismes qui causent la démence dans la population générale

Comme le révèle l'étude, Environ 1 personne sur 800 est née avec le syndrome de Down, qui survient chez les personnes portant une copie supplémentaire du chromosome 21. Au moment où ils atteignent la soixantaine, près des deux tiers des personnes atteintes du syndrome de Down auront une maladie d'Alzheimer précoce. Les taux élevés de la maladie d'Alzheimer chez les personnes atteintes du syndrome de Down ont été précédemment pensé pour être causé par un gène particulier sur le chromosome 21 appelé APP. Le chromosome 21 contient 231 gènes, mais l'APP était le principal suspect car il produit des protéines précurseurs amyloïdes. Ceux-ci sont impliqués dans la génération de protéines bêta-amyloïdes, qui s'accumulent dans le cerveau chez les patients atteints d'Alzheimer.

Or, les  chercheurs ont découvert que des copies supplémentaires d'autres gènes sur le chromosome 21 augmentent la pathologie cérébrale et les troubles cognitifs de type Alzheimer chez les souris atteintes du syndrome de Down. Selon ces derniers, des gènes autres que l'APP joueraient un rôle dans la maladie d'Alzheimer précoce chez le syndrome de Down. Identifier quels sont ces gènes, et quelles sont les voies impliquées dans les premiers stades de la neurodégénérescence, pourrait aider à intervenir un jour avec ces voies pour prévenir la maladie chez les personnes atteintes du syndrome de Down

Les chercheurs ont comparé des souris qui produisent la protéine amyloïde APP avec et sans la présence du chromosome 21 humain, pour démêler les contributions de APP et d'autres gènes dans la maladie d'Alzheimer. Ils ont constaté que les souris avec une copie supplémentaire de tous les gènes sur le chromosome 21 avaient plus de signes de la maladie d'Alzheimer que les souris sans. Les souris avec des copies supplémentaires de tous les gènes sur le chromosome 21 avaient des niveaux plus élevés de bêta-amyloïde et plus de bouquets de protéines ou de «plaques» à l'intérieur du cerveau contrôlant la mémoire, et plus mauvais sur les tests de mémoire.

Ils ont ensuite étudié ce qui causait l'accumulation accrue de bêta-amyloïde et de plaques dans le cerveau des souris avec des copies supplémentaires de tous les gènes sur le chromosome humain 21. Ils ont constaté que ces souris produisaient plus d'un type particulier de bêta-amyloïde protéine qui est plus encline à former des « touffes ».

 

 

Un nouveau type de cancer du poumon découvert

Selon une étude menée par Cold Spring Harbor Laboratory  publiée dans Genes & Development, les chercheurs auraient découvert un nouveau type de cancer du poumon à petites cellules (small-cell lung cancer, SCLC).  Comme le mentionnent ces derniers, le cancer n'est pas une chose, c'est en fait des centaines de maladies distinctes. Cette nuance permet d'expliquer l'expérience frustrante des oncologues dans le test d'un nouveau médicament prometteur seulement pour constater qu'il fonctionne bien chez certains patients mais échoue pour la majorité. De telles expériences ont conduit les chercheurs à croire que plus ils peuvent distinguer les types de tumeurs sur la base de signatures biologiques significatives, meilleures sont les chances de trouver des sous-ensembles de patients qui répondront à des candidats médicaments spécifiques.

Or, comme le révèle l'étude, un type de cancer ayant désespérément besoin d'un nouveau médicament est le SCLC, un cancer sans traitement spécifique qui se propage souvent tôt. La chimiothérapie, la radiothérapie et la chirurgie permettent à seulement 6% des patients de survivre 5 ans après le diagnostic. Environ 10% -15% de tous les cancers du poumon sont SCLC. 

Le nouvel aperçu vient d'une analyse de l'activité des gènes dans les tumeurs humaines SCLC .Les chercheurs révèlent un profil d'activité inattendu dans environ 20% des échantillons. Ces derniers ont découvert une pénurie de marqueurs neuroendocriniens dans les cellules neuroendocrines pulmonaires, un type de cellule qui serait la source de SCLC 

Pour caractériser davantage cette minorité de cellules, les chercheurs ont utilisé une méthode qui utilise l'outil d'édition de gènes CRISPR pour détecter des protéines spécifiques essentielles à la croissance de diverses lignées cellulaires cancéreuses humaines, y compris les lignées SCLC. En utilisant cet "écran CRISPR",les chercheurs ont trouvé qu'un facteur de transcription appelé POU2F3 est exprimé exclusivement dans la minorité de tumeurs SCLC avec de faibles niveaux de marqueurs neuroendocriniens. Il s'avère que cette forme variante de tumeurs SCLC est dérivée d'une classe distincte de cellules rares appelées cellules tuft. 

Selon les chercheurs, le  développement de médicaments ciblant spécifiquement la fonction de POU2F3 peut être particulièrement efficace dans le sous-groupe de patients présentant des tumeurs exprimant des niveaux élevés de ce facteur de transcription. 

Observation de la plasticité cérébrale pendant l'exercice au violoncelle

Je suis une ancienne musicienne. J'ai délaissé le piano faute de place lors de mes nombreux déménagements. J'ai toujours souhaité reprendre la musique en apprenant le violoncelle (le projet est cependant tabletté à cause d'un projet éventuel un peu fou de retourner aux études) Selon une étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences, l'acquisition de la musique fournit un excellent modèle de plasticité neurale. La performance musicale fournit un ensemble de complexités neuronales révélant comment les réseaux neuronaux sont recrutés, et comment ces dynamiques varient entre les individus. Selon les chercheurs, l'observation de l'activité cérébrale de musiciens performants via l'IRMf a permis de mieux comprendre les systèmes auditifs et moteurs neuronaux co-activés et a ouvert des voies vers une compréhension plus approfondie de la plasticité neuronale.

Les chercheurs mentionnent que la co-activation des systèmes auditif et moteur se produit dans les deux tâches, soit auditive et motrice. Les chercheurs ont conclu que les transformations auditive-motrice se produisent dans la voie corticale dorsale auditive-motrice Ce circuit est hautement recruté en jouant d'un instrument de musique.

Les chercheurs ont observé le recrutement des réseaux cérébraux dans la formation au violoncelle. Selon les chercheurs, l'étude représentait l'occasion d'observer la plasticité neuronale lors de l'entraînement à la dextérité manuelle asymétrique, puisqu'une main contrôle les changements de position et la pression des doigts sur les cordes tandis que l'autre manipule l'arc. Les chercheurs ont conçu un violoncelle spécial compatible avec l'IRM pour l'étude et ont scanné 13 volontaires à différents niveaux de formation de violoncelle.

Selon les chercheurs, les musiciens d'instruments à cordes sont généralement engagés dans une série complexe d'interactions auditive-motrice. Par contre, avec le piano, il y a une correspondance biunivoque entre les actions motrices et les notes produites. Par conséquent, une composante essentielle de l'apprentissage des instruments à cordes est le développement de la capacité à effectuer des corrections de hauteur en ligne rapides, c'est-à-dire, des ajustements sensorimoteurs instantanés, pour jouer un morceau

Les chercheurs ont voulu capturer les changements dans les modèles d'activité cérébrale et comment ils se rapportent à des changements comportementaux observables associés à la formation de violoncelle. Les chercheurs rapportent trois résultats principaux: (1) Preuve de réorganisation fonctionnelle dans le cortex auditif-moteur,  (2) Les plus performants ont optimisé le recrutement des régions associées à l'encodage auditif et au contrôle moteur et (3) Les niveaux d'activité dans la région antérieure à la zone motrice supplémentaire pendant les exercices d'écoute avant la formation sont des prédicteurs de la compétence musicale. En d'autres termes, les chercheurs ont constaté qu'ils pouvaient prédire via l'IRM lors des séances d'écoute quels musiciens auraient le plus d'aptitude pour le violoncelle. 

Les chercheurs concluent qu'il existe des réseaux cérébraux dissociés qui sont modifiés pendant l'entraînement, par rapport à ceux qui sont modifiés pendant la performance, par rapport à ceux qui servent de prédicteurs d'aptitude. Ces circuits ont différentes fonctions perceptives, cognitives et motrices selon l'activité. Les chercheurs croient que leurs résultats contribueront à de futures recherches sur l'apprentissage sensori-moteur avec des applications en pédagogie et en réadaptation physique. 

Identification des mécanismes du circuit neuronal de l'émotion

Selon un rapport de l'Organisation mondiale de la santé, près de 1 personne sur 10 dans le monde est touchée par l'anxiété et / ou la dépression. La dépression est la première cause de morbidité et d’incapacité dans le monde. Selon les dernières estimations de l’Organisation mondiale de la Santé (OMS), plus de 300 millions de personnes dans le monde vivent désormais avec ce problème, soit une augmentation de plus de 18% de 2005 à 2015

Dans une étude antérieure, publiée en 2011, les chercheurs ont révélé pour la première fois que la signalisation de l'hormone de libération de corticotropine (corticotropin releasing hormone, CRH) dans les neurones dopaminergiques de la région tegmentale ventrale (ventral tegmental area, VTA) pouvait supprimer l'anxiété.

Comme le révèle une étude menée par Max Planck Society publiée dans  Nature Neuroscience, les chercheurs ont poussé plus loin ces résultats, fournissant des aperçus plus mécanistes dans le circuit CRH «anxiolytique». Ils ont découvert comment le circuit prend naissance dans l'amygdale étendue, dans une population de neurones GABAergiques qui produisent de la CRH. Ils ont tracé ces neurones et ont vu qu'ils se projettent dans une région du mésencéphale appelée VTA, l'une des principales régions productrices de dopamine du cerveau. Le VTA est connu pour jouer un rôle clé dans la récompense et la dépendance, mais les chercheurs révèlent ici comment la CRH et la dopamine interagissent dans le comportement lié à l'anxiété. 

Selon les chercheurs, la CRH est un facteur majeur de la réponse au stress et qu'un système hyperactif de CRH est impliqué dans des pathologies neuropsychiatriques telles que les troubles de l'humeur et de l'anxiété. Ils ont découvert que le CRH n'agissait pas toujours comme un neuropeptide aversif et inducteur de stress. En effet, des circuits CRH spécifiques sont nécessaires pour maintenir un état affectif positif dans des conditions normales et sans stress. 

Les chercheurs croient que les neurones de la CRH dans l'amygdale étendue sont plus diversifiés qu'ils l'imaginaient à l'origine, Il y a des interneurones en projection locale ainsi que des neurones de projection épineux, GABAergiques et à longue portée. En plus de révéler comment le CRH interagit avec la dopamine pour réguler l'anxiété, les chercheurs espèrent que ces résultats aideront à démêler les circuits de stress complexes et les réseaux du cerveau.

La thérapie œstrogénique à long terme modifierait l'activité microbienne dans l'intestin

Une étude menée par l'University of Illinois of Urbana-Champaign publiée dans Scientific Reports révèle qu'un traitement à long terme par l'œstrogène et le bazédoxifène modifie la composition microbienne et l'activité dans l'intestin, affectant la façon dont les œstrogènes sont métabolisés

Selon les chercheurs, l'enzyme B-glucuronidase (GUS) joue un rôle clé dans le métabolisme des œstrogènes synthétiques dans le tractus intestinal. Selon eux, changer la chimie dans l'intestin pourrait être un moyen d'améliorer l'efficacité et la sécurité à long terme des suppléments d'œstrogènes pour les femmes ménopausées et les patientes atteintes du cancer du sein. 

Leschercheurs  ont divisé 40 souris femelles en cinq groupes de traitement, qui ont été traités avec divers œstrogènes, administrés seuls ou en combinaison avec le bazédoxifène, un médicament à récepteur d'œstrogène. Les souris ont été nourries avec un régime riche en graisses et leurs ovaires ont été prélevés à l'âge de 10 semaines pour reproduire l'environnement déficient en œstrogènes associé à la ménopause.

Après six semaines de traitement, les chercheurs ont extrait des échantillons d'ADN des souris  afin d'examiner la transcription des gènes. Ils ont également examiné le microbiote dans les cæcums de la souris, la poche au début du gros intestin, et dans leurs échantillons fécaux pour évaluer la diversité microbienne et l'activité dans leurs voies digestives.

Selon les chercheurs, la supplémentation en œstrogènes affecte la composition du microbiome intestinal et le métabolisme des œstrogènes. Alors que la diversité globale du microbiote n'a pas été modifiée de manière significative, les chercheurs ont constaté que les activités de plusieurs espèces de bactéries ont été modifiées par la thérapie d'oestrogène. Les niveaux de plusieurs bactéries associées à l'activité GUS dans l'intestin ont diminué, y compris les niveaux d'akkermansia, une famille de bactéries soupçonnées d'avoir des propriétés anti-inflammatoires chez les humains. 

Les niveaux fécaux d'akkermansia étaient significativement plus bas chez les souris traitées avec la combinaison œstrogène-bazédoxifène que chez leurs homologues du groupe témoin. Cependant, les souris ayant des niveaux plus élevés d'akkermansia dans leur biome fécal ont gagné plus de poids, avaient des foies plus grands et plus de métabolites d'oestrogène dans leurs systèmes.  

Un suppresseur de croissance alimenterait les cancers du cerveau létaux

Selon une étude menée par Cincinnati Children's Hospital Medical Center publiée dans Nature Cell Biology, les chercheurs soulignent une protéine qui aide à réguler le métabolisme cellulaire appelée AMPK (AMP-activated protein kinase). Leurs données suggèrent que l'AMPK est un facteur clé des cancers du cerveau pour la plupart incurables, et que le bloquer pourrait produire un bénéfice thérapeutique pour les patients très malades.

Or, la découverte remet également en cause le statu quo scientifique concernant l'AMPK. En effet, selon les chercheurs, la littérature de recherche actuelle le caractérise comme un suppresseur de cancer. AMPK est considéré comme jouant un rôle suppresseur dans le cancer, car il inhibe les enzymes favorisant le cancer (comme la cible mammalienne de la rapamycine (mTOR) et acétyl Co-A carboxylase (ACC)). L'étude utilise l'analyse du Cancer Genome Atlas pour montrer que les protéines AMPK sont fortement exprimées dans le glioblastome humain létal et que l'inhibition de l'AMPK par des moyens génétiques réduit les tumeurs cérébrales et prolonge la survie chez les souris

Les chercheurs précisent toutefois que bien que les données de la présente étude soutiennent la possibilité d'utiliser des inhibiteurs pharmacologiques de l'AMPK pour traiter le glioblastome, des années de recherche supplémentaires sont nécessaires avant de savoir si les résultats sont cliniquement pertinents

Les chercheurs mentionnent que les cellules cancéreuses, en particulier les cellules cancéreuses cérébrales de haut grade, parviennent à survivre dans un environnement tumoral très stressant. Mais les cellules tumorales conservent leur capacité à se développer agressivement. Selon ces derniers, bien que la science médicale ait pu tirer parti de ce stress pour trouver des traitements efficaces contre un grand nombre de cancers, les cancers du cerveau de haut grade comme le glioblastome restent des survivants particulièrement rebelles, défiant toute stratégie de traitement qui leur est appliquée.Les chercheurs ont découvert que le stress associé au cancer active de façon chronique l'AMPK, qui fonctionne normalement comme un capteur bioénergétique qui aide à réguler le métabolisme cellulaire et le stress. Ils ont également appris que les cellules tumorales du cerveau détournent un processus de gestion du stress moléculaire et du métabolisme régulé par l'AMPK pour aider les cellules cancéreuses à maintenir leurs capacités de survie. 

Les chercheurs ont génétiquement supprimé l'AMPK dans des cellules de glioblastome humain et les ont transplantés dans des cerveaux de souris. Les tumeurs ont augmenté, mais très lentement, prolongeant la survie des animaux. 

Parce que la grande majorité de la recherche sur le cancer repose encore sur des modèles de culture cellulaire, les chercheurs croient que les résultats de l'étude pourraient devenir importants pour la communauté de recherche, en particulier lorsque les voies métaboliques des cellules cancéreuses sont étudiées