Comment les cellules du cerveau communiquent-elles entre elles ?

Le fonctionnement du cerveau est un sujet fascinant qui continue de susciter l’intérêt des scientifiques et du grand public. Au cœur de cette complexité se trouvent les neurones, les cellules du cerveau qui communiquent entre elles à travers des mécanismes élaborés. Cette communication neuronale rapide et précise permet à notre cerveau de percevoir le monde, de traiter l’information et de déclencher des actions. 

Le potentiel d’action : une onde électrique rapide

Le premier élément de ce processus de communication est le potentiel d’action, ou une onde électrique déclenchée dans le neurone. Les neurones se situent dans le cerveau, la moelle épinière et le reste du corps et communiquent généralement de la même façon. Le potentiel d’action est une décharge électrique qui se propage le long des neurones, semblable à une vague électrique, permettant ainsi aux neurones de transmettre l’information sur de longues distances dans le cerveau.

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Pour faire attention à quelque chose (comme le son de la sonnette, par exemple), les récepteurs de l’organe sensoriel activent les neurones qui mènent au cerveau. De petits tunnels dans la membrane des neurones s’ouvrent, laissant entrer dans la cellule des molécules chargées positivement, les ions.

Ces particules chargées se propagent le long de la membrane de la cellule, comme les électrons le font dans les fils des appareils électriques. Ce signal électrique voyage de la membrane de la cellule vers son axone, une structure longue et fine qui sort du corps cellulaire. Cet axone est séparé de l’axone du neurone suivant dans la chaîne de communication par un espace appelé synapse.

Les neurotransmetteurs : des messagers chimiques spécifiques

Lorsque cette onde électrique atteint l’extrémité d’un axone, le neurone libère des substances chimiques appelées neurotransmetteurs dans la synapse. Ces substances chimiques traversent l’espace et se fixent à des récepteurs spécifiques sur le neurone suivant. Si suffisamment de récepteurs sont activés, le neurone récepteur peut générer son propre potentiel d’action et transmettre le message à d’autres neurones du réseau.

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Comme seules les cellules qui sont connectées par une synapse peuvent communiquer par le biais de neurotransmetteurs, on peut les considérer comme des “messages secrets” détectables à ce moment-là uniquement par ces deux neurones et non par ceux qui les entourent, a expliqué Mike Ludwig, professeur de neurophysiologie à l’université d’Édimbourg au Royaume-Uni.

Les neurotransmetteurs sont impliqués dans diverses fonctions cérébrales, telles que l’humeur, l’attention, la motivation et la mémoire. Par exemple, la dopamine est un neurotransmetteur associé au plaisir et à la récompense, tandis que la sérotonine est liée à l’humeur et au bien-être.

Les neuropeptides : des signaux chimiques diffus

Néanmoins, les neurones sont également capables de diffuser des “annonces publiques”, a ajouté M. Ludwig. Les neurones le font en libérant de petits fragments de protéines, appelés neuropeptides, à travers leurs membranes cellulaires. Les potentiels d’action déclenchent la libération de neuropeptides, mais au lieu de parcourir quelques nanomètres jusqu’au neurone suivant comme le font les neurotransmetteurs, les neuropeptides entreprennent un long voyage autour du cerveau. Flottant dans le liquide qui entoure le cerveau, ils finissent par se lier à des récepteurs situés dans des régions cérébrales éloignées. 

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“Ce qui est important n’est pas tant la molécule de signalisation elle-même, mais la distribution de son récepteur”, ou son emplacement dans le cerveau, a déclaré Ludwig. Dans des études sur les animaux, lorsque les scientifiques modifient l’emplacement et la densité de certains récepteurs, cela altère le comportement animal. Cela suggère que les pensées et les actions dépendent non seulement des cellules nerveuses directement connectées, mais aussi de la sensibilité des différentes cellules cérébrales aux neuropeptides lointains.

Les neuropeptides peuvent affecter de nombreux comportements, tels que l’appétit, le désir sexuel, le stress, la douleur et l’attachement social. Par exemple, l’ocytocine est un neuropeptide qui favorise les relations romantiques et familiales chez les humains et les animaux. L’alpha-mélanocyte-stimulating hormone (alpha-MSH) est un autre neuropeptide qui semble supprimer la faim et stimuler la libido chez les animaux de laboratoire et les humains.

L’interaction entre les formes de communication neuronale

Les formes de communication neuronale à courte et à longue distance peuvent interagir. De nouvelles données suggèrent que les neuropeptides jouent un rôle dans la plasticité synaptique, c’est-à-dire la capacité des neurones à modifier l’intensité de leurs signaux en réponse à des expériences différentes. La plasticité synaptique est à la base de l’apprentissage : lorsque les étudiants se préparent à un examen, par exemple, les synapses où la mémoire est stockée se renforcent un peu plus.

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Les neuropeptides peuvent également affecter la sensibilité d’un neurone aux neurotransmetteurs et, par conséquent, influencer la probabilité qu’il génère son propre potentiel d’action en réponse aux autres. Il semble que les “annonces publiques” du cerveau puissent influencer les conversations privées des cellules.

La communication neuronale est donc un processus complexe et dynamique impliquant des signaux électriques et chimiques à différentes échelles. La compréhension de ces mécanismes pourrait permettre de mieux comprendre la manière dont le cerveau façonne le comportement de l’être humain.