Jean ROSSIER
Depuis mes débuts dans la recherche scientifique en 1970, j’ai eu la chance de faire plusieurs découvertes importantes. J’en mentionnerai cinq :
Depuis 1990, je m’intéresse particulièrement à l’organisation du néocortex, cette partie du cerveau la plus impliquée dans l’émergence des activités cognitives. La complexité du réseau neuronal composé d’une population extrêmement hétérogène de neurones et de cellules gliales a amené mon groupe de recherche à inventer une nouvelle méthode d’étude de cette diversité cellulaire : la RT-PCR sur cellule unique après patch-clamp. Cette technique est maintenant utilisée dans de nombreux laboratoires y compris celui du professeur Bert Sakmann, (prix Nobel 1991) l’inventeur de l’enregistrement électrophysiologique par « patch-clamp » avec Erwin Neher. En bref après l’enregistrement électrophysiologique, le cytoplasme de la cellule enregistrée est aspiré dans la pipette d’enregistrement. Pour donner un ordre de grandeur, précisons que le volume d’un neurone est de 1 picolitre ! Les ARN messagers (mRNAs) sont alors transformés en ADN complémentaires (cDNA) qui seront amplifiés par la réaction de polymérase en chaîne (PCR). Avec le développement de la multiplex RT-PCR, l’expression d’une centaine de gènes différents peut être analysée simultanément. Aujourd’hui au laboratoire, un programme de recherche important est effectué sur les puces à ADN (DNA arrays) couplée à la microfluidique dans le but de pouvoir un jour analyser avec fiabilité l’ensemble du transcriptome d’une seule cellule. Mon groupe de recherche travaille également sur les techniques les plus modernes de miniaturisation de l’analyse par spectrométrie de masse afin de pouvoir également identifier dans le cytoplasme d’une cellule unique les neuropeptides, les neuromédiateurs et les seconds messagers. Ces analyses du transcriptome et du métabolome à l’échelle de la cellule unique sont un défi technologique qu’il faudra résoudre afin de pouvoir déchiffrer le code neuronal et de comprendre l’organisation des réseaux neuronaux. Dans cette approche analytique, je pense que la connaissance du contenu d’une cellule est une aide précieuse pour en étudier la fonction.
Le développement des techniques ultrasensibles décrites ci-dessus a permis de mieux comprendre le rôle des interneurones dans l’organisation du néocortex. Les interneurones sont, des neurones GABAergiques inhibiteurs connus pour leur rôle dans le contrôle de l’excitabilité cérébrale. Le travail mené depuis dix ans a montré que les interneurones du cortex présentent une diversité extrême et qu’ils contiennent de nombreux neuropeptides. Depuis Cajal (prix Nobel 1906), on savait que les interneurones possédaient une anatomie très variée. Au laboratoire, nous avons montré que leur transcriptome était encore plus varié. Cette diversité au niveau de l’expression des gènes a pu être associée avec différentes propriétés fonctionnelles. Ainsi une population d’interneurones se comportent comme des détecteurs de coïncidence et sont importants dans la genèse des rythmes électriques corticaux. Une autre classe d’interneurones semble être importante dans les dépendances aux drogues ; ces interneurones exprimant à la fois des récepteurs aux opiacés, à la nicotine et au cannabis. D’autres classes d’interneurones contrôlent le métabolisme cérébral et la perfusion cérébro-vasculaire. Les interneurones qui contrôlent la perfusion locale en dilatant ou en contractant les artérioles appartiennent à plusieurs classes différentes. Ils contiennent les neuropeptides VIP, Somatostatine et NPY, ce dernier souvent accompagné de l’enzyme NOS fabriquant le monoxide d’azote. Le travail actuel du laboratoire montre que ces différents interneurones sont un relais essentiel entre l’augmentation de l’activité cérébrale et l’augmentation simultanée de la perfusion cérébrale locale.
L’imagerie cérébrale fonctionnelle par RMN fonctionnelle (fMRI) ou PET est une nouvelle technique incontournable en neuropsychologie et en psychiatrie. Cette technique est basée sur la mesure du changement de la perfusion sanguine locale. Les fondements physiologiques de cette redistribution de la circulation locale sont encore inconnus. Nous proposons que les interneurones que nous avons caractérisés sont des relais essentiels dans cette réponse physiologique. Ces interneurones auraient également un rôle dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives tel la maladie d’Alzheimer. Dans cette dernière, les réponses fonctionnelles à des épreuves d’activation cérébrale sont diminuées voire abolies. Ceci est à mettre en rapport avec la diminution du nombre de projections des interneurones sur les vaisseaux cérébraux dans ces maladies. Nous pensons avec d’autres que la stimulation pharmacologique des projections restantes pourrait devenir une nouvelle cible thérapeutique dans ces maladies neurodégénératives.