Responsable des processus du système nerveux liés à la prise de décision, à la planification ou aux fonctions constructives centrales, le cortex préfrontal du lobe frontal joue aussi un rôle dans le développement de maladies neuropsychiatriques comme la schizophrénie, la dépression ou les troubles du spectre autistique.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Cerebral Cortex, des chercheurs de l'Institut de biologie de la Faculté des sciences de l'Université Eötvös Loránd de Budapest (Hongrie) et de l’université de Pennsylvanie (États-Unis), ont identifié des différences moléculaires entre les deux types de neurones de cette zone du cerveau. Ce qui, à terme, pourrait déboucher sur de nouveaux traitements pour les maladies neuropsychiatriques.

La communication entre neurones grâce à des ARNm spécifiques

Le bon fonctionnement du cortex préfrontal est largement basé sur la communication équilibrée entre deux principaux types de neurones : les cellules pyramidales excitatrices et les interneurones inhibiteurs. Dans le cadre de ces travaux, les chercheurs ont étudié pendant plusieurs années l'ensemble des ARN messagers (ARNm) de ces deux types de neurones corticaux par le séquençage dit unicellulaire.

L'acide ribonucléique messager, ou ARNm, est une copie transitoire d'une portion de l'ADN correspondant à un ou plusieurs gènes. Utilisée comme intermédiaire par les cellules pour la synthèse des protéines, elle transmet l’information de l’ADN aux ribosomes, c’est-à-dire les sites de synthèse des protéines. En utilisant la méthode du séquençage unicellulaire, les chercheurs ont cartographié ces molécules dans les cellules pyramidales excitatrices et les interneurones inhibiteurs. Ils ont ainsi pu identifier et quantifier les ARNm des cellules, et donc d'estimer le type et la quantité de protéines que chaque cellule synthétise à un moment donné.

"Le séquençage de l'ARNm d'une seule cellule a été utilisé principalement pour la classification neuronale dans les précédentes études sur le système nerveux, alors que dans le présent travail, nous nous sommes concentrés spécifiquement sur l'ensemble des ARNm des deux types de cellules neuronales, fonctionnellement clairement distincts", détaille Gábor Juhász, co-auteur de l’étude.

En procédant au séquençage unicellulaire des deux types de cellules nerveuses chez la souris, les chercheurs ont identifié 19 000 ARNm différents. Ces ARNm codent pour des protéines situées à la surface des cellules : les récepteurs des neurotransmetteurs et les canaux ioniques, qui jouent un rôle essentiel dans la communication entre les neurones.

Un grand nombre d'ARNm spécifiques à un type de cellule a ainsi été identifié. Il s’est avéré qu’ils étaient présents en quantité au moins dix fois plus importante dans l'un des types de cellules que dans l'autre, ce qui laisse supposer que les protéines codées à la surface des cellules sont également présentes en plus grande quantité.

Selon les auteurs de l’étude, il s’agit d’une "étape importante qui fournit une image précise des protéines de surface cellulaire qui peuvent être utilisées pour traiter certains troubles psychiatriques en influençant de manière sélective la fonction des types de cellules étudiés". Ces résultats permettront également de mieux comprendre le mécanisme d'action des médicaments utilisés cliniquement pour le système nerveux.