Fonction jusqu’alors inconnue : les protéines Noelin

Une équipe de recherche germano-américaine dirigée par le Prof. Dr. Bernd Fakler de la Faculté de médecine de l’Université de Fribourg ont démontré l’influence majeure des protéines Noelin1-3 sur l’apprentissage et la formation de la mémoire dans le cerveau des mammifères. Les résultats de cette étude détaillée ont été récemment publiés dans la revue Neurone par l’éditeur Cell Press. Les auteurs principaux sont le Dr. Sami Boudkkazi et Dr. Jochen Schwenktous deux membres de l’Institut de physiologie de Fribourg, et le Dr. Naoki Nakaya des National Institutes of Health de Bethesda, Maryland, États-Unis.

Une meilleure compréhension du cerveau établie

Au moins 40 protéines sont nécessaires à l’assemblage et au fonctionnement des récepteurs AMPA, les principaux récepteurs des neurotransmetteurs dans les synapses excitatrices du cerveau. Au cours des dix dernières années, le groupe de recherche de Fakler a élucidé la signification fonctionnelle de la majorité de ces éléments constitutifs ; cependant, la fonction de certains blocs de construction restait encore non résolue. Ces protéines inconnues comprenaient les Noelins1-3, une famille de protéines sécrétées hautement conservées chez tous les vertébrés.

« Nous avons étudié les récepteurs AMPA dans le cerveau de souris avec des délétions ciblées des protéines Noelin1-3. Ces animaux knock-out ont été générés par nos partenaires américains dirigés par le Dr. Stanislav Tomarev des National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, États-Unis », explique Fakler, responsable de l’étude. Il résume les principaux résultats comme suit : « Nous montrons que les noelins, assemblés en tétramères, lient les récepteurs AMPA à une variété de protéines d’ancrage dont la neurexine1 ou la neuritine1, stabilisant ainsi les récepteurs dans la membrane cellulaire. Les noelins1-3 sont responsables de l’établissement de la plasticité synaptique dépendante de l’activité des cellules nerveuses : elles fonctionnent comme des « ancres universelles » qui contrôlent la distribution et la dynamique des récepteurs AMPAR dans le cerveau. »

Ces résultats ne font pas que promouvoir la conclusion qu’en l’absence de Noelins, les synapses sont difficilement capables de subir un apprentissage. De plus, l’absence de ces protéines sécrétoires exerce des effets négatifs profonds sur la fonction et la morphologie des neurones à plus long terme. “Nos travaux montrent que la complexité des neurones diminue et que certaines fonctions ne sont plus possibles. Les conséquences que ces changements peuvent avoir sur les fonctions cérébrales supérieures restent à voir”, déclare Fakler.

Des résultats fondamentaux pour la recherche fondamentale dans d’autres disciplines

Les résultats de ces efforts de recherche internationaux peuvent ne pas s’appliquer entièrement au cerveau humain, dit Fakler. «Nous supposons, cependant, que les récepteurs AMPA sont presque identiques entre les rongeurs et les humains. Je suis donc optimiste que nos découvertes sur les actions de Noelin dans le cerveau des rongeurs pourraient bien contribuer à la recherche fondamentale chez l’homme. De plus, des scientifiques d’autres disciplines peuvent utiliser nos résultats pour expliquer le degré variable de plasticité observé entre les neurones ou pour tirer des conclusions sur le fonctionnement des réseaux de neurones et leur traitement de l’information.

• Publication originale : Sami Boudkkazi, Jochen Schwenk, Naoki Nakaya, Aline Brechet, Astrid Kollewe, Harumi Harada, Wolfgang Bildl, Akos Kulik, Lijin Dong, Afia Sultana, Gerd Zolles, Uwe Schulte, Stanislav Tomarev, Bernd Fakler. Un réseau extracellulaire organisé par Noelin de protéines nécessaires à l’ancrage constitutif et dépendant du contexte des récepteurs AMPA, In: Neuron (2023).
• Le professeur Bernd Fakler est directeur de l’Institut de physiologie de la Faculté de médecine de l’Université de Fribourg et coordinateur de domaine au sein du pôle d’excellence CIBSS – Centre d’études intégratives sur la signalisation biologique. Ses intérêts de recherche comprennent l’organisation moléculaire et la fonction de la transduction rapide du signal au niveau de la membrane cellulaire, l’analyse protéomique des complexes de protéines membranaires et l’analyse structure-fonction des canaux ioniques et des récepteurs couplés aux protéines G. Sites Internet: www.cibss.uni-freiburg.de/de/ueber-cibss/forschende/translate-to-deutsch-person-details/prof-dr-bernd-fakler et www.med.uni-freiburg.de/de/fakultaet/profs/fakler
• L’étude Analyse moléculaire de la neurotransmission excitatrice a été développé dans le cadre du projet Analyse moléculaire de l’assemblage et de la fonction des complexes AMPA-récepteur dans la membrane plasmique des neurones cérébraux de mammifèresID 439189341 et a été financé par la Fondation allemande pour la recherche (DFG).

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