Des scientifiques peuvent désormais observer le cerveau se mettre en silence en temps réel

Le cerveau ne se résume pas à l'activité. Pour chaque neurone qui envoie un signal, d'autres reçoivent l'ordre de ralentir ou de s'arrêter. La substance chimique responsable de la majeure partie de ce freinage est le GABA, l'acide gamma-aminobutyrique, principal neurotransmetteur inhibiteur du cerveau. Le GABA maintient les circuits neuronaux en équilibre et empêche l'emballement de l'excitation que l'on observe dans l'épilepsie. Des perturbations du système GABA sont associées aux troubles anxieux, aux problèmes de sommeil et, point crucial pour la recherche sur le vieillissement, au déclin cognitif progressif qui accompagne l'avancée en âge.

Une étude publiée dans eLife présente un capteur fluorescent permettant de surveiller la libération du GABA chez des animaux en mouvement libre : en train de marcher, de dormir, d'explorer. Cette précision compte plus qu'il n'y paraît. Les méthodes précédentes pour mesurer les neurotransmetteurs dans le cerveau exigeaient que les animaux soient anesthésiés ou maintenus immobiles. Or le cerveau ne fonctionne pas ainsi en conditions normales. Le nouveau capteur est conçu pour opérer dans des conditions comportementales naturelles.

Le cerveau vieillissant et ses freins défaillants

Avec l'âge, la transmission par le GABA se modifie. Des études menées chez l'humain et sur des modèles animaux montrent que la fonction inhibitrice diminue dans les cerveaux plus âgés, rompant l'équilibre entre excitation et inhibition. Ce déséquilibre est associé à une moins bonne qualité de sommeil, à des capacités d'apprentissage et de mémoire réduites, ainsi qu'à une vulnérabilité accrue aux processus neurodégénératifs. Dans la maladie d'Alzheimer, les dysfonctionnements des circuits GABA apparaissent tôt, potentiellement avant l'accumulation des plaques amyloïdes qui définissent la maladie sur le plan pathologique.

Jusqu'à présent, suivre ces changements chez un animal vivant et en activité était extrêmement difficile. Le nouveau capteur change cela. Les chercheurs peuvent mesurer précisément quand, où et en quelle quantité le GABA est libéré au cours de comportements spécifiques — sommeil, stress, apprentissage — et comparer ces dynamiques entre des animaux jeunes et âgés. Ce type de données en temps réel, liées au comportement, n'était pas disponible auparavant.

Les questions que le capteur rend possibles

Au-delà de la mesure de ce que l'on soupçonnait déjà, le capteur ouvre des questions genuinement nouvelles. Que se passe-t-il dans les dynamiques du GABA aux tout premiers stades de la neurodégénérescence, avant l'apparition de tout symptôme ? Les modifications de la transmission inhibitrice pourraient-elles servir de marqueur précoce du vieillissement cérébral ? Et si des déficits en GABA contribuent au déclin cognitif, existe-t-il un moyen de rétablir l'équilibre — par la pharmacologie, des interventions comportementales ou une stimulation cérébrale non invasive ?

Ce sont des questions, pas encore des réponses. Le capteur offre néanmoins aux chercheurs une fenêtre sur une dimension du fonctionnement cérébral qui restait largement invisible. Savoir si ces découvertes déboucheront un jour sur des applications cliniques pour le déclin cognitif lié à l'âge reste ouvert.

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