CERVEAU: Comment il garde l'équilibre entre excitation et inhibition – Nature

Un mécanisme fondamental par lequel le cerveau maintient son équilibre interne, vient d’être décrypté par ces chercheurs de l’Université de Californie, San Diego. Leurs constatations, présentées dans la revue Nature, permettent de mieux comprendre les processus qui déterminent la transmission, ou pas, de données entre les neurones, de préserver un équilibre cérébral et une capacité d’adaptation et finalement, ont d’importantes implications pour certains troubles neurologiques et neurodégénératifs.

Ces scientifiques montrent une sorte d’équilibre dans la transmission neuronale, avec une équivalence entre le montant total de stimulations des neurones excitateurs et le montant total de signalisations de blocage des neurones inhibiteurs. (Voir visuel ci-contre : neurones excitateurs en vert fluo, neurones inhibiteurs en rose). Ce rapport, nommé E/I ratio, «  E  » pour Excitateur et «  I  » pour Inhibiteur est déjà connu pour exister pour chaque neurone,  individuellement et à un moment bien précis. Cette étude va plus loin et montre que le ratio E/I existe aussi pour des «  populations  » entières de neurones dans le cortex –ici chez la souris- probablement chez les humains.

Excitation et inhibition sont toujours couplés : Les neurones de notre cerveau appuient simultanément sur le frein et l’accélérateur, explique le co-auteur, le Pr Massimo Scanziani, professeur de neurosciences à l’Howard Hughes Medical Institute. Un interrupteur permet au cerveau d’exercer un contrôle très subtil sur notre réponse aux stimuli, de manière à empêcher l’emballement neuronal (ou une surexcitation) et à préserver un équilibre tranquille.

Le cerveau maintient un rapport constant Excitation/Inhibition dans les neurones: Un réglage est effectué par les neurones inhibiteurs par le renforcement ou l’affaiblissement de synapses inhibitrices. « Les neurones inhibiteurs sont ainsi les régulateurs maîtres qui s’assurent que les synapses inhibitrices sont, pour chaque stimulus, adaptées au niveau d’excitation que ces cellules reçoivent.

Ces données ont de nombreuses implications cliniques, pour les maladies neurologiques comme l’autisme, l’épilepsie et la schizophrénie qui sont liées à une moindre capacité du cerveau à maintenir ce rapport optimal E/I ou également, pour certaines maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington. Si cet équilibre E / I est brisé, votre perception du monde est chamboulée, explique l’auteur. Alors, la capacité d’adaptation est réduite avec des conséquences dans les interactions sociales. Pouvoir rétablir cet équilibre dans le cerveau permettrait de réduire considérablement les symptômes de ces maladies.

Source: Nature 22 June 2014 doi:10.1038/nature13321 Equalizing excitation–inhibition ratios across visual cortical neurons