Cartographier le cerveau : comment les réseaux neuronaux protègent la santé mentale
En élucidant la façon dont des protéines spécialisées se lient physiquement entre elles pour réguler les connexions à l’intérieur du cerveau, le Dr Hideto Takahashi jette les bases d’une nouvelle catégorie de traitements contre l’anxiété, les troubles paniques et l’autisme.

Tout ce que nous faisons — marcher, parler ou ressentir de l’anxiété — repose sur une communication constante entre les cellules du cerveau.

En effet, le cerveau contient des milliards de cellules appelées « neurones » qui communiquent entre elles par des espaces microscopiques appelés « synapses ». Pour que ce système de communication fonctionne sans heurts, ces points de connexion doivent être parfaitement structurés. S’ils deviennent instables ou désorganisés, les messages se brouillent, ce qui peut donner lieu à des problèmes de santé mentale.

Le Dr Hideto Takahashi, chercheur et professeur, s’emploie à comprendre la manière dont ces points de connexion s’assemblent et ce qui se passe lorsqu’ils se rompent. Son équipe a découvert que deux protéines spécifiques — la PTPσ sur la cellule émettrice et la TrkC sur la cellule réceptrice — se lient physiquement entre elles dans l’espace synaptique. Ce couplage protéique agit comme un ancrage structurel qui maintient la connexion. Les recherches de l’équipe ont également révélé que ce lien agit comme un interrupteur de commande pour tout un réseau d’autres protéines essentielles, y compris celles génétiquement liées à l’autisme, à la schizophrénie et aux handicaps intellectuels.

Pour déterminer comment ce nœud moléculaire influence le comportement, le laboratoire du Dr Takahashi a étudié ce qui se passe lorsque cette connexion protéique est bloquée. Sans cet ancrage structurel, les points de communication du cerveau se sont retrouvés complètement désorganisés. Cette anomalie physique a entraîné, à elle seule, des changements comportementaux marqués chez les modèles animaux de laboratoire, notamment une anxiété grave, une tendance à éviter les nouveaux environnements et d’importantes difficultés sociales.

La découverte du Dr Takahashi apporte un élément crucial qui manquait à la compréhension de la santé humaine. Depuis des années, les scientifiques savaient que le gène TrkChumain était lié à l’anxiété, mais ils n’en comprenaient pas la cause physique. Les comportements observés dans le laboratoire du Dr Takahashi correspondent étroitement au trouble panique et à l’agoraphobie (la peur intense de se trouver dans un lieu d’où il pourrait être difficile de s’échapper) chez les humains.

En plus d’expliquer des mécanismes pathologiques, cette recherche ouvre la voie à une approche thérapeutique qui est fondamentalement nouvelle. Les médicaments actuels contre l’anxiété ciblent principalement des neurotransmetteurs comme la sérotonine. Or, les découvertes du Dr Takahashi révèlent une approche totalement différente : au lieu de simplement rééquilibrer les neurotransmetteurs, les futurs médicaments pourraient réparer la structure physique des réseaux neuronaux.

La vision à long terme du Dr Takahashi consiste à utiliser la forme physique exacte de cette connexion protéique pour créer de nouvelles molécules ciblées ou de petites protéines capables de stabiliser les connexions faibles et de rétablir physiquement les voies de communication normales dans le cerveau.

« Notre découverte montre que ce mécanisme d’organisation constitue une opération commune vitale, explique le Dr Takahashi. La manipulation de ces molécules pourrait mener à des traitements novateurs permettant d’atténuer ou de guérir les dérèglements cérébraux associés à de nombreux troubles. »

Les avancées de ce type reposent sur des années de soutien constant. Depuis 2013, le financement soutenu des IRSC a permis au laboratoire du Dr Takahashi d’élucider ces mystères structurels étape par étape. Aujourd’hui, le Dr Takahashi et son équipe élargissent déjà ces travaux de base pour mettre au point de nouveaux traitements qui ciblent les troubles sociaux liés à l’autisme et visent à remédier à la perte de mémoire chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer.

En bref

L’enjeu

Les médicaments actuels contre l’anxiété et les troubles paniques ciblent des neurotransmetteurs tels que la sérotonine. Or, ces médicaments ne sont pas toujours efficaces et ne font souvent que gérer les symptômes plutôt que de corriger les dysfonctionnements physiques sous-jacents de la communication cérébrale.

La recherche

Le Dr Hideto Takahashi a découvert que deux protéines, appelées PTPσ et TrkC, doivent se lier physiquement entre elles pour combler les espaces entre les cellules cérébrales et réguler le réseau qui assure la transmission fiable des signaux. En montrant comment une connexion protéique rompue entraîne la panique et l’évitement social, cette recherche ouvre la voie à une nouvelle approche thérapeutique. Elle permettra aux scientifiques de concevoir des thérapies qui répareront structurellement les réseaux neuronaux, offrant un nouvel espoir pour traiter l’anxiété, l’autisme et la maladie d’Alzheimer.