Contexte académique

Dans le cortex cérébral des mammifères, les neurones exprimant la somatostatine (Somatostatine, SST) constituent une classe importante de neurones inhibiteurs, qui présentent une diversité tant au niveau électrophysiologique que morphologique, et qui sont impliqués dans diverses fonctions cognitives telles que l’apprentissage, la mémoire et le traitement sensoriel. Cependant, bien que la diversité des neurones SST ait été largement étudiée, les mécanismes spécifiques de leurs sous-types fonctionnels restent mal compris. Ces dernières années, avec le développement de la transcriptomique monocellulaire, les chercheurs ont découvert que les neurones SST peuvent être subdivisés en dizaines de sous-types, qui pourraient présenter des différences significatives en termes de morphologie, de propriétés électrophysiologiques et de fonctionnalités. Comprendre cette diversité et son rôle spécifique dans les fonctions cérébrales est essentiel pour révéler les mécanismes fins de régulation du cortex cérébral.

Cette revue, publiée dans le numéro de février 2025 de Trends in Neurosciences, a été rédigée par Eunsol Park, Matthew B. Mosso et Alison L. Barth du Département des sciences biologiques et du Centre de la base neurale de la cognition à l’Université Carnegie Mellon. L’article résume les progrès récents dans la recherche sur la diversité des neurones SST du cortex cérébral et leur rôle dans la cognition et l’apprentissage, en mettant l’accent sur la classification des sous-types de neurones SST, les mécanismes de régulation et leur fonction dans l’activité cérébrale.

Contenu principal de l’article

1. La diversité des neurones SST

Les neurones SST sont l’une des classes de neurones inhibiteurs les plus hétérogènes du cortex cérébral. Grâce à des études intégrant la transcriptomique monocellulaire, la morphologie et l’électrophysiologie, les chercheurs ont découvert que les neurones SST peuvent être divisés en plusieurs sous-types, dont le nombre est estimé entre 12 et 40. L’article souligne que, bien que la diversité des neurones SST soit largement reconnue, la manière de relier ces sous-types à des fonctions spécifiques reste une question cruciale. Par exemple, les cellules de Martinotti (Martinotti cells) et les cellules nnos+ (nitric oxide synthase-positive cells) sont respectivement associées à la régulation de l’éveil et du sommeil. Cette diversité de sous-types pourrait refléter leurs rôles fonctionnels distincts dans les circuits corticaux.

2. Mécanismes de régulation des neurones SST

L’activité des neurones SST est régulée par divers facteurs, notamment l’état du cerveau, le comportement et les entrées sensorielles. L’article indique que les réponses des neurones SST à différents stimuli sont hautement hétérogènes, et cette hétérogénéité pourrait être liée aux sous-types, aux régions cérébrales et aux conditions expérimentales. Par exemple, dans différents états cérébraux (comme le sommeil et l’éveil), les modes de réponse des neurones SST peuvent différer radicalement. De plus, les études montrent que l’activité des neurones SST présente une plasticité significative lors des processus d’apprentissage et de mémoire, en particulier dans les tâches liées à l’apprentissage.

3. Rôle des neurones SST dans les fonctions cognitives

L’article discute en détail le rôle clé des neurones SST dans les fonctions cognitives, notamment dans le traitement sensoriel, l’attention et la détection des erreurs de prédiction. Les recherches montrent que les neurones SST réagissent fortement aux stimuli sensoriels, en particulier lors du traitement d’entrées sensorielles à grande échelle. De plus, les neurones SST jouent un rôle important dans la détection de stimuli nouveaux (novelty detection) et des erreurs de prédiction (prediction error). Par exemple, dans les systèmes visuel et auditif, les neurones SST réagissent plus intensément aux “stimuli inhabituels” (oddball stimuli), indiquant qu’ils pourraient être essentiels dans la détection d’événements inattendus.

4. Plasticité des neurones SST lors de l’apprentissage

Les neurones SST présentent une plasticité significative lors des processus d’apprentissage. L’article souligne que, dans diverses tâches d’apprentissage telles que l’apprentissage sensoriel, l’apprentissage par récompense et l’apprentissage moteur, les modes d’activité des neurones SST subissent des changements notables. Par exemple, dans le cortex sensoriel, l’activité de la population de neurones SST diminue à mesure que l’animal devient plus compétent dans une tâche, tandis que dans le cortex moteur, l’apprentissage moteur entraîne une augmentation de l’activité des neurones SST. De plus, il a été découvert que certains sous-types de neurones SST (comme les neurones npas4+) présentent des modes de réponses uniques lors de l’apprentissage, suggérant que ces sous-types pourraient jouer un rôle clé dans la formation de nouveaux circuits neuronaux.

5. Fonctions spécifiques des sous-types de neurones SST

L’article discute également le rôle des sous-types de neurones SST dans des fonctions spécifiques. Par exemple, les neurones SST exprimant le gène chodl (sous-type SST-chodl) ont des projections à longue distance et jouent un rôle important dans la régulation du sommeil. Les études montrent que l’activation des neurones SST-chodl peut induire une activité synchrone dans le cortex cérébral, caractéristique des ondes lentes du sommeil. De plus, les neurones SST exprimant le gène calb2 (sous-type SST-calb2) présentent une plasticité marquée lors de l’apprentissage moteur, indiquant que différents sous-types pourraient avoir des fonctions distinctes dans des tâches comportementales spécifiques.

Signification et valeur de l’article

Cette revue non seulement résume les recherches récentes sur la diversité et les fonctions des neurones SST, mais elle fournit également des orientations importantes pour les études futures. L’article souligne que, bien que la diversité des sous-types de neurones SST et leur hétérogénéité fonctionnelle aient été partiellement révélées, de nombreuses questions restent à explorer. Par exemple, les mécanismes spécifiques par lesquels les différents sous-types contribuent aux fonctions cérébrales, leur rôle dans différentes tâches cognitives, et la manière dont leurs mécanismes de régulation sont influencés par l’état du cerveau et le comportement.

De plus, l’article met en avant l’importance des nouvelles technologies pour comprendre les fonctions des neurones SST. Par exemple, la combinaison de la transcriptomique monocellulaire, de l’optogénétique et de l’imagerie calcique permet aux chercheurs d’analyser les fonctions et les schémas de connectivité au niveau de neurones individuels. Ces avancées technologiques offrent des outils puissants pour révéler le rôle complexe des neurones SST dans les fonctions cérébrales.

Cette revue fournit non seulement aux chercheurs en neurosciences un aperçu des dernières avancées sur les neurones SST, mais elle offre également une base théorique importante pour comprendre les mécanismes fins de régulation du cortex cérébral. En révélant la diversité et les fonctions des neurones SST, les chercheurs peuvent mieux comprendre comment le cerveau traite l’information, régule le comportement, et ouvrir de nouvelles perspectives pour le traitement des troubles neuropsychiatriques.