Les Rôles Divers des Neurones à Dopamine
Les neurones de la dopamine libèrent plusieurs produits chimiques, influençant le fonctionnement du cerveau et les troubles.
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La Dopamine (DA) est un produit chimique super important dans le cerveau qui influence plein de trucs, comme le mouvement, les émotions et la pensée. La plupart des Neurones DA se trouvent dans une zone du cerveau appelée le mésencéphale, qui comprend deux zones principales : la substance noire et la zone tegmentale ventrale. Même s'il n'y a qu'environ 500 000 neurones DA dans le mésencéphale humain, ils jouent un rôle clé dans divers troubles cérébraux, comme la maladie de Parkinson, la schizophrénie et les problèmes d'attention. Pendant longtemps, les scientifiques pensaient que les neurones DA étaient presque tous pareils, puisqu'ils libèrent tous de la dopamine. Mais des études plus récentes ont montré qu'en fait, ces neurones sont plus variés que ce qu'on croyait.
La complexité des neurones DA
Un aspect intéressant des neurones DA, c'est que certains d'entre eux peuvent relâcher plus que juste de la dopamine. Ça veut dire qu'ils peuvent aussi balancer d'autres substances chimiques du cerveau, comme le Glutamate. Le glutamate est un neurotransmetteur excitateur majeur qui rend les neurones plus actifs. Certains groupes de neurones DA ont la capacité de relâcher à la fois de la dopamine et du glutamate. Cette co-libération ajoute une autre couche de complexité à la façon dont ces neurones fonctionnent et affectent le fonctionnement du cerveau.
Des recherches ont montré que des neurones DA dans des zones spécifiques du mésencéphale peuvent relâcher à la fois de la dopamine et du glutamate. Par exemple, les neurones dans la partie médiale de la zone tegmentale ventrale expriment une protéine spéciale qui leur permet de libérer du glutamate avec de la dopamine. Ça veut dire que ces neurones ont un rôle dans l'envoi de signaux qui peuvent soit exciter, soit inhiber d'autres neurones, selon ce qu'ils relâchent.
GABA et neurones DA
Un autre neurotransmetteur important, c'est le GABA (acide gamma-aminobutyrique), qui ralentit généralement l'activité cérébrale. Certaines études suggèrent que certains neurones DA pourraient aussi libérer du GABA même s'ils n'ont pas le matériel typique pour le produire eux-mêmes. On pense plutôt que ces neurones pourraient capter le GABA de leur environnement.
Le GABA peut être absorbé par les neurones DA grâce à des protéines de transport spécifiques sur leur surface. Ça veut dire que les neurones peuvent utiliser du GABA provenant d'autres parties du cerveau, ajoutant à la complexité des signaux qui se produisent dans les circuits cérébraux impliquant les neurones DA.
Mécanismes de transport du GABA
Le principal transporteur pour le GABA, appelé GAT1, est présent dans beaucoup de neurones DA. Ça suggère que ces neurones peuvent prendre du GABA et potentiellement l'utiliser pour envoyer des signaux. Cependant, la façon dont le GABA est chargé dans des vésicules pour être relâché par les neurones DA reste floue. Il y a des preuves que le GABA peut être chargé dans des vésicules par un transporteur appelé VMAT2, qui est principalement responsable du transport des monoamines comme la dopamine et la sérotonine dans les vésicules.
Étonnamment, VMAT2 n'est pas typiquement connu pour transporter le GABA à cause de ses différences structurelles avec les types habituels de produits chimiques que VMAT2 manipule. Cependant, certaines expériences suggèrent que le GABA peut inhiber l'absorption d'autres neurotransmetteurs, montrant qu'il pourrait y avoir un lien entre le GABA et le fonctionnement de VMAT2.
Investiguer le rôle du GABA dans les neurones DA
Pour mieux comprendre le rôle du GABA dans les neurones DA, les chercheurs ont réalisé plusieurs expériences. Ils ont utilisé des lignées cellulaires spécialement créées qui expriment VMAT2 pour voir comment le GABA interagit avec ce transporteur. L'objectif était de déterminer si le GABA pouvait affecter l'absorption de dopamine et d'autres neurotransmetteurs dans ces cellules.
Dans une étude, les chercheurs ont constaté que le GABA n'affectait pas significativement l'absorption de dopamine dans ces cellules exprimant VMAT2, ce qui pourrait suggérer que le GABA ne rivalise pas efficacement avec la dopamine pour le transport. Cependant, quand les chercheurs ont examiné les vésicules synaptiques provenant de cerveaux de rongeurs, ils ont découvert que le GABA réduisait l'absorption d'un autre neurotransmetteur, la sérotonine. Ça indique que le GABA pourrait effectivement être un substrat faible pour VMAT2, ce qui signifie qu'il pourrait encore avoir une certaine capacité à être transporté par ce mécanisme dans certaines conditions.
GABA et autres neurotransmetteurs inhibiteurs
En plus du GABA, d'autres neurotransmetteurs inhibiteurs comme la glycine et la taurine ont aussi été étudiés. La glycine ne semblait pas affecter l'absorption des neurotransmetteurs, tandis que la taurine montrait une faible réduction de l'absorption de la sérotonine dans les vésicules synaptiques. Ces résultats pointent vers la possibilité que d'autres neurotransmetteurs inhibiteurs pourraient aussi jouer un rôle dans les interactions qui se produisent dans les neurones DA.
Transporteurs dans les neurones DA
Expression desLes chercheurs ont aussi examiné l'expression de GAT1 et d'autres transporteurs dans les neurones DA. Ils ont trouvé qu'une portion significative des neurones DA chez les souris et les humains exprimait GAT1. Ça indique que la capacité d'absorber le GABA est préservée à travers les espèces et pourrait jouer un rôle crucial dans le fonctionnement de ces neurones.
Implications pour les troubles neuropsychiatriques
La capacité des neurones DA à libérer plusieurs neurotransmetteurs, y compris la dopamine, le glutamate et potentiellement le GABA, a des implications importantes pour la compréhension des troubles cérébraux. Beaucoup de conditions neuropsychiatriques, comme la maladie de Parkinson, la schizophrénie et la dépendance, sont liées à la dysfonction du système DA. Une meilleure compréhension du fonctionnement et de la communication des neurones DA avec d'autres neurones pourrait mener à de nouvelles approches pour traiter ces conditions.
Conclusion
En résumé, la complexité des neurones DA va au-delà de leur capacité à libérer de la dopamine. Ils ont aussi la capacité de relâcher du glutamate et peut-être du GABA, ce qui remet en question la vision traditionnelle du signalement neuronal. L'interaction du GABA avec les neurones DA et ses mécanismes de transport restent des domaines de recherche active. Il y a un potentiel pour une co-libération de GABA par les neurones DA, ce qui pourrait fournir de nouvelles idées sur le fonctionnement du cerveau et ses troubles. Au fur et à mesure que la recherche avance, il pourrait être possible de démêler les réseaux complexes et les voies de signalisation impliquant les neurones DA, ouvrant la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour diverses maladies neuropsychiatriques.
Titre: Evidence for low affinity of GABA at the vesicular monoamine transporter VMAT2. Implications for transmitter co-release from dopamine neurons
Résumé: Background and PurposeMidbrain dopamine (DA) neurons comprise a heterogeneous population of cells. For instance, some DA neurons express the vesicular glutamate transporter VGLUT2 allowing these cells to co-release DA and glutamate. Additionally, GABA may be co-released from DA neurons. However, most cells do not express the canonical machinery to synthesize GABA or the vesicular GABA transporter VGAT. Instead, GABA seems to be taken up into DA neurons by a plasmalemmal GABA transporter (GAT1) and stored in synaptic vesicles via the vesicular monoamine transporter VMAT2. Yet, it remains unclear whether GABA indeed interacts with VMAT2, or whether another transmitter could be responsible for the observed inhibitory effects attributed to GABA. Experimental ApproachWe used radiotracer flux measurements in VMAT2 expressing HEK-293 cells and synaptic vesicles from rodents to determine whether GABA qualifies as substrate at VMAT2. mRNA in situ hybridization was employed to determine expression of VMAT2 and GAT1 transcripts in DA neurons of mouse and in human midbrains. Key ResultsWe found that GABA reduced uptake of VMAT2 substrates in rodent synaptic vesicle preparations from striatum and cerebellum at millimolar concentrations but had no effect in VMAT2-expressing cells indicating that key components are missing in a non-neuronal system. Roughly 60 % of murine and human DA neurons in the substantia nigra express VMAT2 and GAT1 suggesting that many may be capable of co-releasing DA and GABA. Conclusion and ImplicationOur experiments suggest that GABA is a low-affinity substrate at VMAT2 with potential implications for basal ganglia physiology and disease. Bullet point summaryO_ST_ABSWhat is already knownC_ST_ABSO_LISubpopulations of dopamine neurons co-release glutamate and/or GABA. C_LIO_LIWhile glutamate is loaded into vesicles by VGLUT2, GABA co-release depends on GAT1 and VMAT2. C_LI What this study addsO_LIThe relative affinity of GABA at VMAT2 was found to be in the millimolar range. C_LIO_LIHuman midbrain dopamine neurons express GAT1. C_LI Clinical significanceO_LIGABA co-release from midbrain dopamine neurons may also occur in humans. C_LIO_LIGABA co-release from dopamine neurons may play a role in neuropsychiatric diseases C_LI
Auteurs: Thomas Steinkellner, F. Limani, S. Srinivasan, M. Hanzlova, S. La Batide-Alanore, S. Klotz, T. S. Hnasko
Dernière mise à jour: 2024-07-08 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.04.602053
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.04.602053.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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