Comment s’organise la conversation entre les neurones dans le cerveau ? Au travers de 2 articles r\u00e9cents nous d\u00e9crivons une partie de cette organisation aux synapses entre les neurones \u00e0 dopamine et les neurones environnants. Les synapses, points de contact entre les neurones, sont fondamentale pour le bon fonctionnement du cerveau. On peut distinguer deux grands types de neurones. Les neurones effecteurs assurent une transmission rapide et locale de l\u2019information soit excitatrice soit inhibitrice, tandis que les neurones modulateurs, peu nombreux, affectent de grandes r\u00e9gions du cerveau sur de plus longues dur\u00e9es. Les neurones modulateurs utilisant la dopamine sont tr\u00e8s importants pour la r\u00e9gulation du contr\u00f4le moteur, de la motivation et de la perception d\u2019une r\u00e9compense.<\/p>\n
Dans nos \u00e9tudes, nous avons \u00e9tabli la premi\u00e8re purification s\u00e9lective des synapses dopaminergiques du striatum qui nous a permis d\u2019identifier 2650 prot\u00e9ines, dont 57 sp\u00e9cifiquement enrichies. En revanche, peu d\u2019ARN messagers (codant les prot\u00e9ines) sont s\u00e9lectivement d\u00e9tect\u00e9s, sugg\u00e9rant que la traduction locale des prot\u00e9ines n’est pas un m\u00e9canisme majeur au niveau des axones des neurones dopaminergiques. De plus, nous avons identifi\u00e9 une nouvelle structure o\u00f9 les synapses dopaminergiques interagissent physiquement avec d’autres synapses classiques et affectent la composition de ces derni\u00e8res. Ces “Synapses Pivot \u00e0 Dopamine” pourraient constituer un support important de la neuromodulation par la dopamine sur les circuits neuronaux du striatum, alimentant le d\u00e9bat entre mod\u00e8les volumiques et synaptiques de la transmission modulatrice. Dans ce nouveau cadre conceptuel, les recherches futures permettront de comprendre en d\u00e9tail les m\u00e9canismes cellulaires par lesquels la dopamine module les mouvements volontaires ou l’apprentissage bas\u00e9 sur la pr\u00e9diction de la r\u00e9compense. Ceci est d\u2019autant plus crucial que de nombreuses pathologies telles que la maladie de Parkinson, l’addiction et la schizophr\u00e9nie semblent directement li\u00e9es \u00e0 une dysfonction dopaminergique.<\/p>\n
Figure : Synapses Pivot \u00e0 dopamine isol\u00e9es par tri activ\u00e9 par fluorescence. A : terminaisons synaptiques dopaminergiques isol\u00e9es (vert) li\u00e9es \u00e0 des terminaisons positives pour le GABA (haut, magenta), le glutamate (milieu, magenta) ou l’ac\u00e9tylcholine (bas, magenta). Barre d’\u00e9chelle 1\u00b5m. B : Exemple de synaptosome pivot \u00e0 dopamine visualis\u00e9 par microscopie \u00e9lectronique C : Mod\u00e8le cartographique des synapses du hub de la dopamine. DR\/D2R : R\u00e9cepteurs de la Dopamine ; CAM : Mol\u00e9cule d’Adh\u00e9sion Cellulaire : Th : Tyrosine hydroxylase (biosynth\u00e8se de la dopamine).<\/p>\n
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English summary: <\/em>Dopamine Hub Synapses in the striatum: a new hot spot for dopamine transmission?<\/em><\/p>\n How is the conversation between neurons organized in the brain? Through 2 recent articles we describe part of this organization between the dopamine and surrounding neurons at synapses. Synapses are points of contact between neurons, essential for the proper functioning of the brain. In the brain, neurons are of 2 main types. The effector neurons ensure a rapid and local transmission of information, either excitatory or inhibitory, while the modulatory neurons, few in number, affect large regions of the brain over longer periods of time. Modulatory neurons using dopamine are very important for the tuning of motor control, motivation and reward perception.<\/em><\/p>\n In our studies, we established the first selective purification of dopaminergic synapses in the striatum that allowed us to identify 2650 proteins, 57 of which were specifically enriched. In contrast, few messenger RNAs (encoding proteins) are selectively detected, suggesting that local translation of proteins is not a major mechanism at the axons of dopaminergic neurons. In addition, we have identified a new structure where dopaminergic synapses physically interact with other classical synapses and affect the composition of the latter. These “Dopamine Hub Synapses” may mediate dopamine neuromodulation on striatal neuronal circuits, fueling the debate between volume and synaptic models of modulatory transmission. Within this new conceptual framework, future research will provide a detailed understanding of the cellular mechanisms by which dopamine modulates voluntary movements or reward-prediction based learning. This is crucial as many pathologies such as Parkinson’s disease, addiction and schizophrenia are linked to dopamine dysfunction.<\/em><\/p>\n Figure : Dopamine hub synapses isolated by fluorescence activated sorting. <\/em>A: Isolated dopamine synaptic terminals (green) bind to GABA (top, magenta), Glutamate (middle, magenta) or Acetylcholine (bottom, magenta) positive terminals. Scale bar 1\u00b5m. B: Example of dopamine hub synaptosome observed at the electron microscope. C: Model cartoon of dopamine hub synapses. DR\/D2R : Dopamine Receptors; CAM: Cell Adhesion Molecule: Th: Tyrosine hydroxylase (dopamine biosynthesis).<\/em><\/p>\n R\u00e9f\u00e9rences :<\/p>\n Paget-Blanc, V., Pfeffer, M.E., Pronot, M. et al. A synaptomic analysis reveals dopamine hub synapses in the mouse striatum. Nat Commun 13, 3102 (2022). https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41467-022-30776-9<\/p>\n Hobson, BD., et al. Subcellular and regional localization of mRNA translation in midbrain dopamine neurons. Cell Reports, 38-2, (2022) https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.celrep.2021.110208.<\/p>\n <\/p>\n