Les neurones, unités fondamentales du système nerveux, sont des cellules hautement adaptables qui peuvent modifier leur structure et leur fonction en réponse à leur environnement. Ce phénomène, connu sous le nom de plasticité neuronale, est crucial pour l’apprentissage, la mémoire et d’autres processus cognitifs. S'il est bien connu que les neurones sont affectés par des signaux électriques et chimiques, de nouvelles recherches suggèrent que les forces mécaniques jouent également un rôle essentiel dans le comportement neuronal.

Dans une étude publiée dans la revue « Neuron », une équipe de biologistes de l'Université de Californie à San Francisco (UCSF) dirigée par le Dr Catherine Dulac a étudié le rôle des forces mécaniques dans le façonnement de la fonction neuronale. Ils se sont concentrés sur un type spécifique de neurone dans le cerveau de la souris, appelé cellule mitrale, responsable du traitement des informations olfactives.

En utilisant une combinaison de techniques d’imagerie avancées et d’analyses biophysiques, les chercheurs ont découvert que la rigidité de la matrice extracellulaire (ECM), l’échafaudage 3D qui entoure et soutient les cellules, influence le comportement des cellules mitrales. Lorsque la MEC était plus rigide, les cellules mitrales avaient une excitabilité accrue et formaient davantage de synapses, les jonctions où les neurones communiquent entre eux. À l’inverse, lorsque la MEC était plus molle, les cellules mitrales avaient une excitabilité réduite et formaient moins de synapses.

Les chercheurs ont également découvert que la rigidité de la MEC affecte directement l’activité d’une voie moléculaire clé appelée voie RhoA, connue pour réguler la forme, la motilité et l’adhésion des cellules. En modulant la rigidité de l'ECM, les chercheurs pourraient contrôler l'activation de la voie RhoA et ainsi manipuler la fonction des cellules mitrales.

Ces résultats suggèrent que les forces mécaniques jouent un rôle important dans le comportement neuronal et la formation de circuits dans le cerveau. En comprenant comment les forces mécaniques influencent la fonction neuronale, les scientifiques pourraient acquérir de nouvelles connaissances sur le développement et le traitement de troubles neurologiques tels que les troubles du spectre autistique et la schizophrénie, caractérisés par une connectivité et une fonction neuronales anormales.

En plus d’offrir une nouvelle perspective sur la plasticité neuronale, cette étude souligne également l’importance de la recherche interdisciplinaire. En combinant des techniques de biologie, de physique et d’ingénierie, les chercheurs ont pu découvrir une couche cachée de complexité dans la fonction neuronale qui avait été jusqu’alors négligée. Cette convergence de disciplines est susceptible de conduire à de futurs progrès dans notre compréhension du cerveau et de ses troubles.