spectrumnews.org Serotonin shapes social memory signals par Angie Voyles Askham / 26 octobre 2021
Les résultats révèlent un nouveau mécanisme par lequel la sérotonine façonne la fonction sociale et suggèrent que les effets de ce messager chimique peuvent varier selon la région du cerveau.
"Cette étude est un véritable tour de force", déclare Weizhe Hong, professeur associé de neurobiologie et de chimie biologique à l'université de Californie à Los Angeles, qui n'a pas participé aux travaux.
La mémoire sociale - la capacité d'une personne à se rappeler qui elle connaît et comment - est une composante essentielle du comportement social, et elle peut être perturbée chez les personnes autistes. Une région de l'hippocampe appelée dorsale CA2 est liée à la mémoire sociale, mais on ignorait jusqu'à présent comment les cellules de cette région recevaient des informations sur les stimuli sociaux.
La nouvelle étude remonte jusqu'au septum médian, qui relaie les signaux nerveux vers l'hippocampe, et identifie la sérotonine comme un modulateur de ces signaux. Des études antérieures ont montré que la libération de sérotonine améliore la sociabilité chez les souris et qu'elle est perturbée dans un modèle murin d'autisme.
La sérotonine étant désormais liée à de multiples aspects de la fonction sociale, "il me semble que si l'on s'intéresse à l'autisme, il faut s'y intéresser", déclare le chercheur principal, Robert Malenka, professeur de psychiatrie et de sciences du comportement à l'université Stanford, en Californie.
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Robert Malenka et ses collègues ont génétiquement modifié des souris pour qu'après l'injection d'un composé, les neurones activés deviennent fluorescents en rouge dans les tranches de cerveau observées au microscope. Ils ont ensuite placé les animaux dans une cage vide ou dans une cage contenant une souris ou un objet nouveau et, après chaque situation, ils ont compté le nombre de cellules marquées dans les régions du cerveau connues pour envoyer des signaux à CA2.
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L'équipe a constaté que les neurones du septum médian, en particulier, présentaient un pic de cellules fluorescentes rouges après l'interaction d'une souris artificielle avec une nouvelle souris, ce qui suggère qu'une mémoire sociale s'est formée.
Ils ont ensuite utilisé une stratégie appelée chimiogénétique pour moduler l'activité de ces neurones. Ils ont modifié une deuxième série de souris de façon à ce que ces neurones produisent des récepteurs de conception, qui ne se lient qu'à un médicament particulier. L'injection du médicament dans le septum médian des souris a inhibé l'activité des neurones et a fait perdre aux animaux leur préférence habituelle pour l'interaction avec une nouvelle souris plutôt qu'avec une souris familière.
En utilisant la même stratégie chimiogénétique, les chercheurs ont doté les souris de récepteurs sensibles aux médicaments qui activent les mêmes neurones au lieu de les inhiber. Les souris témoins ont conservé des souvenirs sociaux pendant au moins 10 minutes après avoir été séparées d'un autre animal, mais pas après deux heures. En revanche, les souris traitées avec le médicament activateur ont préféré les nouvelles souris pendant au moins 24 heures, ce qui suggère que le traitement a prolongé leur mémoire sociale.
Les neurones du septum médian possèdent des récepteurs pour la sérotonine et l'hormone ocytocine. Les chercheurs ont constaté que la perfusion dans le septum médian d'une souris d'un médicament bloquant un type spécifique de récepteur de la sérotonine diminuait l'activité des neurones dans cette région et réduisait les performances de l'animal dans une tâche de mémoire sociale. En revanche, la perfusion d'un médicament qui active les récepteurs de la sérotonine a renforcé la mémoire sociale. Les médicaments qui bloquent les récepteurs de l'ocytocine, en revanche, n'ont eu aucun effet.
"Tout s'imbrique parfaitement", déclare Malenka.
L'équipe a ensuite perfusé l'activateur de la sérotonine, appelé CP93129, dans le septum médian de souris modifiées pour ne pas avoir de copies des gènes codant pour les NLGN 1, 2 et 3, qui ont été impliqués dans l'autisme. L'équipe a constaté que le traitement améliorait la mémoire sociale des animaux mais n'avait aucun effet sur leur sociabilité ou sur les déficits de mémoire d'objet. Ces résultats ont été publiés ce mois-ci dans la revue Nature.
Conclusions collatérales :
Certains chercheurs ne sont pas convaincus que le circuit nouvellement identifié ait un lien direct avec l'autisme.
"L'absence d'effets des manipulations sérotoninergiques du septum médian sur la sociabilité de base semble réduire la pertinence de la voie CA2 du septum médian pour l'autisme", déclare George Anderson, chercheur principal en psychiatrie infantile à l'université de Yale. "Une conclusion collatérale majeure de l'étude est que le rôle de la sérotonine dans le comportement social, et dans d'autres comportements pertinents pour l'autisme, est très complexe."
Malenka et ses collègues conviennent que ces travaux brossent un tableau plus complexe du rôle de la sérotonine dans le cerveau. Par exemple, des recherches antérieures du groupe ont montré que la libération de sérotonine dans une région différente du cerveau, le noyau accumbens, peut renforcer la motivation sociale d'une souris.
Cela montre "qu'il n'existe pas de conclusion unique sur les effets de la sérotonine", déclare Xiaoting Wu, chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Malenka, qui a participé à l'étude. Au contraire, le neurotransmetteur semble être "très lié à la région du cerveau dans laquelle il est libéré", ajoute-t-elle. "Cela peut avoir des implications non seulement pour les déficits de motivation sociale, mais aussi pour les déficits de mémoire sociale lorsque le système sérotoninergique est déréglé."
Pour l'avenir, l'équipe prévoit de mesurer les niveaux d'expression génique dans les neurones septaux médians qui se projettent vers CA2 comme un moyen impartial d'identifier d'autres neuromodulateurs qui peuvent influencer le comportement social.