Une équipe internationale de scientifiques a franchi une étape importante vers une meilleure compréhension du fonctionnement interne du cerveau, y compris les processus moléculaires qui pourraient jouer un rôle dans les troubles neurologiques.

L'équipe de recherche a utilisé un nouveau biocapteur pour suivre optiquement les mouvements du neurotransmetteur glycine - une molécule de signalisation dans le cerveau - pour la première fois.

Le chercheur principal, le professeur agrégé Colin Jackson de l'Université nationale australienne (ANU), a déclaré que la nouvelle étude aiderait les scientifiques à mieux comprendre les troubles neurologiques dus à une activité dysfonctionnelle des neurotransmetteurs.

"Pour comprendre comment le cerveau fonctionne au niveau moléculaire et comment les choses peuvent mal tourner, nous devons comprendre la libération et l'absorption des neurotransmetteurs, " a déclaré le professeur agrégé Jackson de l'École de recherche en chimie de l'ANU.

"Les neurotransmetteurs sont trop petits pour voir directement, nous avons donc créé un nouveau biocapteur pour eux."

La glycine est un neurotransmetteur du système nerveux central, y compris dans le cortex, moelle épinière, tronc cérébral et rétine. Il joue un rôle dans la communication neuronale et l'apprentissage, et aussi dans le traitement des informations motrices et sensorielles qui permettent le mouvement, la vue et l'ouïe.

L'équipe de recherche a conçu et fabriqué une protéine pour lier la glycine et l'a fusionnée avec deux autres protéines fluorescentes.

"Lorsque la protéine de liaison se lie à la glycine, les protéines fluorescentes changent leurs positions relatives et nous voyons un changement de fluorescence que nous pouvons surveiller avec un microscope spécial, " a déclaré le professeur agrégé Jackson.

"Auparavant, il n'y avait aucun moyen de visualiser l'activité de la glycine dans le tissu cérébral - nous pouvons le faire maintenant, ce qui est passionnant.

"À l'avenir, nous voulons fabriquer des capteurs pour d'autres neurotransmetteurs et utiliser notre capteur pour examiner la base moléculaire de certains troubles neurologiques."

La recherche a été financée par le programme de bourses Human Frontiers in Science, qui a financé l'équipe du professeur agrégé Jackson à l'ANU et des chercheurs de l'Université de Bonn en Allemagne et de l'Institut des sciences et technologies en Autriche.

L'équipe du professeur Christian Henneberger de l'Université de Bonn en Allemagne a participé à la conception du capteur et développé les techniques permettant d'utiliser le nouveau biocapteur dans le tissu cérébral vivant. Cela leur a permis de voir comment les niveaux de glycine changent en temps réel en réponse à l'activité neuronale et comment la glycine est distribuée dans le tissu cérébral vivant.

"Le capteur nous a permis de tester directement des hypothèses importantes sur la signalisation de la glycine. Nous avons également découvert que, de façon inattendue, les niveaux de glycine changent au cours de l'activité neuronale qui induit des changements synaptiques liés à l'apprentissage, " a déclaré le professeur Henneberger.

"Nous poursuivons notre étude en explorant davantage les mécanismes qui régissent l'influence de la glycine sur le traitement de l'information dans le cerveau sain et dans les modèles de maladie."

La recherche est publiée dans Nature Chimie Biologie .