Les neurones de Purkinje, des cellules énigmatiques

02 octobre, 2020
Comme l'a révélé un groupe de chercheurs de l'Université d'Harvard, les neurones de Purkinje pourraient avoir une sorte de lien avec l'apparition de l'autisme. Cela ouvre la porte à de possibles nouveaux traitements.

Vus au microscope, les neurones de Purkinje ressemblent à de petits arbres de Noël. Les experts en neurosciences les définissent comme étant à la fois un défi et un mystère.

On sait, par exemple, qu’ils se trouvent dans le cervelet et aussi dans notre cœur, et que, selon plusieurs études très récentes, ils pourraient entretenir un lien avec les troubles du spectre de l’autisme (TSA).

L’univers neurologique est presque aussi fascinant que le cosmos lui-même. Vus à travers une lentille, ces types de cellules attirent l’attention en raison de leur forme frappante et de leur grande taille. Les neurones de Purkinje reçoivent jusqu’à dix fois plus de connexions que tout autre type de neurone.

Les scientifiques étudient leur structure depuis des années car, contrairement à d’autres neurones inhibiteurs, ils ont également le pouvoir de “désactiver” le fonctionnement d’autres cellules en dehors du cervelet.

Leur activité électrophysiologique est si particulière qu’elle ouvre la porte à la possibilité de développer de nouveaux traitements et de nouvelles approches pour différentes affections.

Mais cela prend du temps. Des universités, comme celle Tokyo, mènent depuis des années des études et des observations dans un laboratoire avec le poisson zèbre, pour essayer de comprendre leurs fonctions, ainsi que leur éventuelle implication dans le développement de certaines altérations neurologiques.

Essayons donc d’en savoir plus sur les neurones de Purkinje.

“Au lieu que la réalité soit enregistrée passivement par le cerveau, il la construit activement.”

-David Eagleman-

Sachez-en plus sur les neurones de Purkinje.

Neurones de Purkinje : de quoi s’agit-il et où se trouvent-ils ?

Les neurones de Purkinje sont un type de cellule cérébrale de type GABAergique (c’est-à-dire qu’ils ont des fonctions inhibitrices). Il existe environ 30 millions de ces neurones dans le cervelet et de nombreux autres dans le muscle cardiaque.

Ainsi, et grâce à la grande quantité de fibres de Purkinje existant dans le muscle cardiaque, l’impulsion électrique est également produite et transmise.

Cette découverte vient de Jan Evangelista Purkyně, un neurologue travaillant au sein de l’Université de Breslau, en Prusse, et qui les observa pour la première fois en 1832 lors de l’utilisation d’un type de microscope achromatique.

Cinq ans plus tard, il présentera ses conclusions à la communauté scientifique de l’ex Bohême, aujourd’hui connue sous le nom de République tchèque.

Des années plus tard, Camillo Golgi, de l’Université de Pavie, en Italie, examine les cellules de Purkinje en les colorant au nitrate d’argent pour essayer de mieux comprendre leur fonctionnement.

Santiago Ramón y Cajal, de l’Université de Barcelone, mène lui aussi ses propres enquêtes. C’est en 1906 que les deux scientifiques reçoivent le prix Nobel de médecine pour leur contribution à la compréhension de la structure du système nerveux.

Comment ces cellules se présentent-elles ?

Comme nous l’avons déjà souligné, les cellules de Purkinje sont des neurones inhibiteurs. Nous savons également qu’elles sont très grandes et qu’elles reçoivent un grand nombre de connexions.

Le Dr Thomas Launey, directeur de l’unité de recherche moléculaire de l’Institut Riken au Japon, est l’un des plus grands experts de ces structures cérébrales.

  • Comme il nous l’explique dans différents ouvrages, elles ont la forme d’un arbre avec des dendrites très ramifiées et un seul axone à partir duquel elles envoient des impulsions électriques.
  • Chaque corps cellulaire a un diamètre d’environ quatre-vingt microns. Il a également un potentiel très intense pour inhiber les neurones excitateurs de la moelle épinière.
  • L’une de ses principales caractéristiques est de pouvoir “désactiver” d’autres neurones qui se trouvent en dehors du cortex du cervelet.
  • D’autre part, il convient de noter qu’il existe deux types de neurones de Purkinje : les cellules moussues (qui proviennent du tronc cérébral) et les cellules grimpantes (qui remontent de la moelle oblongue).
Découvrez les effets des neurones de Purkinje.

Les cellules de Purkinje et leurs fonctions inhibitrices

Les cellules de Purkinje sont impliquées dans les processus moteurs et également dans l’apprentissage.

Nous ne pouvons ignorer le grand nombre de découvertes faites ces dernières années sur les fonctions du cervelet, où ces cellules seront sans aucun doute d’une importance capitale.

  • La plupart des cellules de Purkinje libèrent un neurotransmetteur appelé GABA (acide gamma-aminobutyrique), qui exerce des actions inhibitrices sur d’autres neurones. De cette façon, les impulsions nerveuses sont réduites afin de réguler et coordonner nos mouvements moteurs.
  • Cette régulation électrophysiologique est réalisée de deux manières. Vous pouvez la faire grâce à ses simples dendrites (ou pointes) qui exercent une activité électrique allant de 17 à 150 Hz. Vous pouvez également activer un type d’impulsion électrique plus intense qui aurait un potentiel compris entre 1 et 3 Hz.
  • Enfin, il est intéressant de savoir qu’elles facilitent également la concentration lors des processus d’apprentissage.

Le lien entre les cellules de Purkinje et l’autisme

Début 2018, le magazine Molecular Psychiatry a publié une étude intéressante réalisée à Harvard Medical University. Selon ce travail, un dysfonctionnement des cellules de Purkinje du cervelet pourrait être lié à l’apparition du trouble du spectre de l’autisme (TSA). C’est une autre hypothèse très récente.

L’origine de cette altération serait génétique et est appelée sclérose tubéreuse (TSC). On peut voir, par exemple, que de nombreux patients autistes ont un niveau très faible de ce type de neurones.

Il en résulte des problèmes de régulation des comportements et des mouvements. Cela se traduit par une hyperstimulation constante, ainsi que des déficits sociaux dérivés.

Actuellement, des travaux sont en cours sur la production de neurones de Purkinje à partir de cellules souches.

Un type de protéine est également en cours de conception qui pourrait aider les enfants à réactiver la fonctionnalité et la production de ce type de structure décisive. Nous en saurons donc davantage sur un sujet qui ouvre sans aucun doute de multiples possibilités.

  • Abrams, Zéev R., and Xiang Zhang. (2014)”Signals and Circuits in the Purkinje Neuron.” Frontiers in Neural Circuits 5 (2011): 1–10. Doi: 10.3389 / fncir.2011.00011
  • Maria Sundberg, Ivan Tochitsky, David E. Buchholz, Kellen Winden “Purkinje Cells Derived from TSC Patients Display Hypoexcitability and Synaptic Deficits Associated with Reduced FMRP Levels and Reversed by Rapamycin.” Molecular Psychiatry (Published online: February 15, 2018) DOI: 10.1038/s41380-018-0018-4
  • Herzfeld, D. J., Kojima, Y., Soetedjo, R., & Shadmehr, R. (2015). Encoding of action by the Purkinje cells of the cerebellum. Nature526(7573), 439–441. https://doi.org/10.1038/nature15693