L’étude fournit le modèle moléculaire des circuits spinaux régissant la vitesse locomotrice

Des chercheurs du Karolinska Institutet, en Suède, ont découvert la logique moléculaire qui sous-tend l’assemblage des circuits spinaux qui contrôlent la vitesse de locomotion chez le poisson zèbre adulte. L’étude a été publiée dans Neurosciences naturelles.

Une caractéristique fondamentale des actions motrices est la flexibilité de leur timing, de leur vitesse et de leur force, qui est essentielle à une adaptation rapide au monde en constante évolution qui nous entoure. Cela est particulièrement évident lors de la locomotion, un comportement qui implique une coordination de tout le corps caractérisée par des changements soudains de vitesse et de force.

“Dans cette étude, nous avons utilisé le séquençage d’ARN unicellulaire chez le poisson zèbre adulte pour relier la diversité moléculaire des motoneurones et des interneurones à leur organisation de circuits modulaires responsable des changements de vitesse locomotrice”, explique Abdel El Manira, professeur au Département de neurosciences. au Karolinska Institutet et auteur correspondant de l’article.

“Nous montrons que chaque population neuronale comprend trois sous-types spécifiques définis par des caractéristiques moléculaires clés et correspondent aux neurones sous-jacents à la locomotion à des vitesses lentes, intermédiaires et rapides.”

De plus, l’analyse des chercheurs révèle des signatures moléculaires qui définissent chacun des trois modules de vitesse du circuit. L’étude révèle les fondements moléculaires de la diversité neuronale et leur lien avec le fonctionnement des circuits locomoteurs chez le poisson zèbre adulte.

Dans l’ensemble, en caractérisant la manière dont la diversité moléculaire des motoneurones et des interneurones est liée à leur fonction, leur connectivité et leur comportement, l’étude fournit des informations importantes non seulement sur les mécanismes moléculaires de la diversité neuronale et des circuits pour la flexibilité locomotrice, mais également sur la cartographie des circuits pour les actions motrices en général. .

“Bien que la catégorisation des unités musculaires en types lents, intermédiaires et rapides soit universelle pour tous les vertébrés, les fondements moléculaires de la diversité des motoneurones et de leurs circuits prémoteurs restent flous. Notre étude comble cette lacune critique dans nos connaissances et représente une véritable avancée dans le domaine”, déclare Irene Pallucchi, chercheuse affiliée et co-auteure de l’article.

De plus, l’avancée conceptuelle apportée par l’étude présente un grand intérêt pour les chercheurs dans le domaine du contrôle moteur et de l’organisation des circuits cérébraux en général.

“Nous avons utilisé le séquençage d’ARN unicellulaire, l’électrophysiologie, l’analyse anatomique et comportementale chez le poisson zèbre adulte, qui offrent une accessibilité à la fois expérimentale et génétique”, explique Maria Bertuzzi, ingénieure de recherche au groupe Abdel El Manira et co-auteur de l’article.

Cela leur a permis de révéler les caractéristiques moléculaires et fonctionnelles qui définissent les sous-types de motoneurones et d’interneurones, ainsi que leur organisation de circuits modulaires responsable du contrôle de la vitesse de locomotion.

Mécanismes de changement de vitesse pour le changement de vitesse

L’organisation moléculaire du module de circuit à trois vitesses découverte dans l’étude agit comme un mécanisme de changement de vitesse pour le changement de vitesse et peut également permettre des changements rapides de direction. Cependant, on ne sait pas comment les différents modules du circuit de vitesse sont pilotés à partir du tronc cérébral.

“Nos futures études visent à tester l’hypothèse selon laquelle les commandes du cerveau sont canalisées vers le réseau locomoteur spinal via des flux de commandes distincts, dont chacun contrôle préférentiellement l’un des modules du circuit de vitesse”, explique Abdel El Manira.

“Une telle organisation garantirait un haut degré de flexibilité et de maniabilité des mouvements locomoteurs en fonction de la tâche et du contexte.”