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Plongée dans le fonctionnement cérébral

 

Nommée MER1, à la tête d'un groupe de recherche, Paola Bezzi se réjouit de poursuivre au DBCM sa quête des astrocytes. Quels sont les mécanismes moléculaires responsables dans ces cellules gliales de la libération des transmetteurs chimiques dans différentes régions du cerveau ? Et qu'en est-il de ces sécrétions lors de pathologies cérébrales ?

L'exocytose constitue la base d'une communication extrêmement rapide entre cellules neuronales. Par opposition à cette forte spécialisation des neurones, les autres cellules du cerveau ont été considérées, de manière générale, comme insuffisamment spécialisées pour posséder ce type d'exocytose. En collaboration avec les professeurs Andrea Volterra, directeur du DBCM, et Vidar Gundersen (Université d'Oslo) et grâce aux techniques de microscopie électronique et aux nouvelles technologies d'imagerie, dont la microscopie à onde évanescente ou total internal reflection fluorescence (TIRF), Paola Bezzi a montré dès 2004 que les astrocytes possédaient un compartiment vésiculaire capable de libérer le glutamate suite à une stimulation physiologique. A partir de 2005, elle a caractérisé plus finement les mécanismes sous-jacents à cette libération de glutamate au niveau cellulaire. En développant de nouvelles stratégies expérimentales et des méthodes spécifiques d'analyse, le groupe de Paola Bezzi a pu révéler, pour la première fois, certaines similarités entre les astrocytes et les cellules neurosécrétrices.

Libération des gliotransmetteurs
Ces observations ont également montré que les astrocytes sont des cellules sécrétrices très complexes présentant différents types d'organelles et de transmetteurs chimiques en fonction des régions cérébrales. Paola Bezzi a étudié jusqu'ici la libération du glutamate par les astrocytes dans des régions cérébrales où la neurotransmission est essentiellement glutamatergique. Elle entend étudier la libération de transmetteurs par les astrocytes dans d'autres régions cérébrales, pour déterminer si ces cellules gliales possèdent également un système capable de stocker et de libérer d'autres transmetteurs chimiques. «Depuis peu, en collaboration avec Robert Edwards (UCSF, USA) et Vidar Gundersen, nous nous intéressons au striatum et au cortex pré-frontal, régions à fortes afférences monoaminergiques, et donc à la libération de monoamines, ou gliotransmetteurs, par les astrocytes», explique Paola Bezzi. Compte tenu de cette variété de transmetteurs dans les astrocytes, l'implication de ces cellules dans la physiologie du cerveau pourrait donc s'avérer encore plus importante que l'on pensait.

Le rôle des gliotransmetteurs reste incertain. Afin d'établir l'importance de leur libération par les astrocytes dans le fonctionnement cérébral, il faut une compréhension plus fine des mécanismes responsables de cette libération. Dans cette optique, le groupe de Mme Bezzi étudie les mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de la libération des gliotransmetteurs et développe différents modèles de pathologie afin de comprendre comment la libération des gliotransmetteurs par les astrocytes peut être affectée dans ces conditions et les conséquences possibles pour le fonctionnement cérébral.

Paola Bezzi collabore avec le Dr Lorenz Hirt (CHUV, neurologie) et le Prof Peter Clarke (DBCM). Il s'agit ainsi de valoriser la recherche «translationnelle» et d'étudier le rôle et le comportement des neurones et des cellules gliales durant l'ischémie cérébrale avec l'imagerie cellulaire et animale (TIRF, microscope confocal et microscope à deux photons). «Pour la libération des monoamines, en collaboration avec le Prof Pierre Magistretti (EPFL), nous avons choisi un modèle de schizophrénie où de nombreuses altérations des systèmes monoaminergiques ont déjà été décrites», précise encore Paola Bezzi, dont le groupe de recherche comprend trois doctorants, Julie Marchaland, Corrado Cali, Julien Gremion, une post doctorante, Paola Spagnuolo, un technicien, Steeve Menétrey, et un étudiant «Erasmus», Giuseppe Luca. Sans oublier Ilaria Prada, doctorante en cotutelle avec l'Université de Vita Salute de Milan.

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