Dans le système nerveux central, les ganglions de la base sont responsables de la mise en place d’un comportement, depuis le contrôle moteur, la sélection d’une action jusqu’à la mise en place d’automatismes moteurs ; par exemple, une fois qu’on a appris à faire du vélo ou à jouer de la guitare, on s’en souvient toute sa vie. En tant que porte d’entrée des ganglions de la base, le striatum a pour rôle d’intégrer et sélectionner les informations venant du cortex qui sont les plus pertinentes pour commencer ou adapter une action. Pour cela le striatum reçoit de l’ensemble des aires corticales et les zones de convergence fonctionnelle définissent des grands territoires, le striatum dorsomedial (DMS) ou dorsolateral (DLS) responsables respectivement des aspects cognitifs et sensori-moteurs d’une action. Ces territoires sont responsables du traitement d’informations de nature très différente (cognitive vs. motrice) et pourtant rien d’évident dans l’anatomie ou la composition des réseaux neuronaux ne permet de comprendre ce qui forme leurs spécificités.

Comme de nombreuses structures du cerveau, les neurones principaux du striatum sont régulés par des microcircuits GABAergiques locaux formés par différents types d’interneurones inhibiteurs (qui représentent 5% de la population neuronal totale du striatum), les deux principaux étant les interneurones à parvalbumine (PV), les interneurones à somatostatine (SOM). Malgré leur faible proportion, les interneurones jouent un rôle important car ils contrôlent l’activité des neurones principaux.

Dans cette étude publiée dans Nature Communications, les chercheurs ont testé l’hypothèse que ces différents microcircuits GABAergiques locaux pourraient jouer un rôle dans la spécification des propriétés des réseaux neuronaux du DMS et du DLS.

Tout d’abord, ils ont exploré la distribution et les propriétés des interneurones PV et SOM dans le DMS et le DLS. Ces expériences ont mis en évidence des différences de densité cellulaire, de propriétés électrophysiologiques et de connectivité des interneurones PV et SOM en fonction de leur appartenance au DMS ou DLS. Grâce à une combinaison d’approches électrophysiologiques (in vivo et ex vivo) et d’optogénétique, les chercheurs ont exploré si ces propriétés entraînaient des différences dans leur fonction au sein des deux territoires. L’optogénétique permet de contrôler l’activité de neurones ciblés avec de la lumière ; les interneurones PV et SOM peuvent donc indépendamment être activés ou inhibés pour évaluer leur impact sur l’activité du striatum ou de ses structures cibles. L’utilisation de  cette technique a permis de montrer que les deux microcircuits GABAergiques ont des fonctions différentes dans le DMS et le DLS : les interneurones PV exercent un contrôle efficace du DLS alors que les interneurones SOM ont un rôle prépondérant dans le DMS. Enfin, bien que les interneurones GABAergiques sont normalement cantonnés à un rôle d’inhibition, les chercheurs ont montré que, dans le DMS et le DLS, les deux types d’interneurones PV et SOM peuvent être soit inhibiteurs soit dépolarisants en fonction de l’état d’activité du striatum.

Il existe donc une répartition des tâches au sein des microcircuits GABAergiques dans le contrôle de l’activité striatale, directement relié aux propriétés des interneurones et un rôle double des interneurones qui s’adapte à l’état de l’activité du striatum. Cette sélectivité des microcircuits GABAergiques participe ainsi à la spécification des propriétés des réseaux cognitifs ou sensori-moteurs du striatum.

Référence :

Fino E, Vandecasteele M, Perez S, Saudou F, Venance L. Region-specific and state-dependent action of striatal GABAergic interneurons. Nat Commun. 2018 Aug 21; 9(1):3339.

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Elodie Fino

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