Nouvelles perspectives sur l’activité génétique et la dépendance

Résumé: Une étude jette un nouvel éclairage sur le rôle que joue la dopamine dans la dépendance et l’activité des gènes dans les neurones.

La source: Université d’État de Caroline du Nord

Des chercheurs de la North Carolina State University ont démontré que les cellules ressemblant à des neurones dérivées de cellules souches humaines peuvent servir de modèle pour étudier les changements du système nerveux associés à la dépendance.

Les travaux mettent en lumière l’effet de la dopamine sur l’activité des gènes dans les neurones et offrent un plan pour la recherche connexe à l’avenir.

“Il est extrêmement difficile d’étudier comment la dépendance modifie le cerveau au niveau cellulaire chez l’homme – personne ne veut expérimenter sur le cerveau de quelqu’un”, déclare Albert Keung, auteur correspondant de l’étude et professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à NC State.

“Ce que nous avons fait ici démontre que nous pouvons acquérir une compréhension approfondie de ces réponses cellulaires en utilisant des cellules de type neurone dérivées de cellules souches humaines.”

Le problème est de savoir comment les cellules de notre système nerveux réagissent aux drogues associées à la toxicomanie et à la dépendance. Notre corps produit un neurotransmetteur appelé dopamine. Il est associé à des sentiments, comme le plaisir, qui sont liés à la motivation et à la récompense.

Lorsque les cellules neuronales de la «voie de récompense» du cerveau sont exposées à la dopamine, les cellules activent une suite spécifique de gènes, déclenchant des sentiments de récompense qui peuvent faire que les gens se sentent bien. De nombreuses drogues – de l’alcool et de la nicotine aux opioïdes et à la cocaïne – amènent le corps à produire des niveaux plus élevés de dopamine.

“Dans des expériences utilisant des rongeurs, les chercheurs ont montré que lorsque les cellules neuronales concernées sont exposées à des niveaux élevés de dopamine pendant une période prolongée, elles deviennent désensibilisées, ce qui signifie que l’activation des gènes des cellules est moins prononcée en réponse à la dopamine”, explique Keung. .

C’est ce qu’on appelle la désensibilisation génique. Cependant, jusqu’à présent, il n’a pas été possible de faire une étude expérimentale utilisant des cellules neuronales humaines. »

“Notre travail ici est la première étude expérimentale à démontrer la désensibilisation des gènes dans les cellules neuronales humaines, en particulier en réponse à la dopamine”, déclare Ryan Tam, premier auteur de l’étude et titulaire d’un doctorat. étudiant à NC State. « Nous n’avons pas à en déduire que cela se produit dans les cellules humaines ; nous pouvons montrer que cela se passe dans les cellules humaines. »

Morphologie de neurone épineux moyen dérivée de cellules souches mise en évidence par la protéine fluorescente verte GFP et le marqueur neuronal MAP2 en rouge. Crédit : Ryan Tam, Université d’État de Caroline du Nord

Dans leur étude, Tam et Keung ont exposé des cellules de type neurone dérivées de cellules souches humaines à différents niveaux de dopamine pendant des périodes de temps variables. Les chercheurs ont découvert que lorsque les cellules étaient exposées à des niveaux élevés de dopamine pendant une période prolongée, les gènes de “récompense” pertinents devenaient significativement moins réactifs.

“C’est une découverte intéressante, mais c’est aussi une preuve de concept”, déclare Tam. “Nous avons démontré que la désensibilisation génique à la dopamine se produit dans les cellules humaines, mais nous ignorons encore beaucoup de choses sur la nature de la relation entre la dopamine et la désensibilisation génique.

« Par exemple, des niveaux plus élevés de dopamine pourraient-ils provoquer une désensibilisation à des échelles de temps plus courtes ? Ou des niveaux inférieurs de dopamine pourraient-ils provoquer une désensibilisation à des échelles de temps plus longues ? Y a-t-il des seuils ou y a-t-il une sorte de relation linéaire? Comment la présence d’autres neurotransmetteurs ou de produits chimiques bioactifs pourrait-elle affecter ces réponses ? »

“Ce sont de bonnes questions, auxquelles des recherches futures pourraient répondre”, déclare Keung. “Et nous avons démontré que ces cellules ressemblant à des neurones dérivées de cellules souches humaines sont un bon modèle pour mener cette recherche.”

À propos de cette actualité sur la recherche en génétique et en toxicomanie

Auteur: Matt Shipman
La source: Université d’État de Caroline du Nord
Contacter: Matt Shipman – Université d’État de Caroline du Nord
Image: L’image est créditée à Ryan Tam, NC State University

Recherche originale : Accès libre.
“Les cellules ressemblant à des neurones épineux moyens dérivés de cellules souches humaines pluripotentes présentent une désensibilisation génique” par Ryan W. Tam et al. Cellules


RésuméDes cellules ressemblant à des neurones épineux moyens dérivés de cellules souches pluripotentes humaines présentent une désensibilisation génique

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La désensibilisation génique en réponse à un stimulus répété est un phénotype complexe important dans les processus homéostatiques et pathologiques, y compris la dépendance, l’apprentissage et la mémoire.

Ces phénotypes complexes sont caractérisés et connectés à d’importantes fonctions physiologiquement pertinentes dans les systèmes de rongeurs, mais sont difficiles à capturer dans les modèles humains où même les réponses aiguës aux neurotransmetteurs importants sont sous-étudiées.

Ici, grâce à l’analyse transcriptomique, nous cartographions les réponses dynamiques des cellules ressemblant à des neurones épineux moyens dérivés de cellules souches humaines (cellules de type hMSN) à la dopamine.

De plus, nous montrons que ces neurones humains peuvent refléter et capturer la désensibilisation cellulaire à l’administration chronique ou aiguë de dopamine. Ces cellules humaines sont en outre capables de capturer la diaphonie complexe des récepteurs en réponse aux perturbations pharmacologiques de sous-types distincts de récepteurs de la dopamine.

Cette étude démontre l’utilité potentielle et les défis restants de l’utilisation de neurones dérivés de cellules souches humaines pour capturer et étudier les mécanismes dynamiques complexes du cerveau.

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