La détection d'objets en mouvement, tels que les prédateurs à l'affût, est nécessaire à la survie. Quels sont les neurones et les circuits nerveux impliqués dans cette fonction ? Un nouveau type de cellules nerveuses, sensibles au mouvement d'approche, vient d'être identifié chez la souris. Cette nouvelle fonction rétinienne a été révélée par Rava Azedero da Silveira du laboratoire de physique statistique de l'École Normale Supérieure (ENS / UPMC / Université Paris Diderot / CNRS) et une équipe de chercheurs de l'Institut suisse Friedrich-Miescher. Leurs travaux ont été publiés en ligne sur le site de
Nature Neuroscience le 6 septembre 2009.
Vue de la rétine d'une souris où les cellules ganglionnaires sensibles au mouvement d'approche
ont été marquées. Les corps cellulaires apparaissent sous forme de points lumineux.
Les axones apparaissent sous forme de fils lumineux qui relient les corps cellulaires
au disque optique (aire sombre au centre de l'image).
Le nerf optique émerge du disque optique et projette au cerveau. La rétine est traditionnellement présentée comme un simple 'filtre' par lequel le monde visuel est transmis de l'oeil au cerveau. Cependant, plusieurs découvertes réalisées au cours des dernières années ont modifié cette image: la rétine effectue un traitement sophistiqué de l'information visuelle et transmet au cerveau un tri sélectif de cette information visuelle. La découverte d'une nouvelle fonction rétinienne chez les mammifères par Rava Azeredo da Silveira du laboratoire de physique statistique de l'École Normale Supérieure (ENS / UPMC / Université Paris Diderot / CNRS) et l'équipe de Botond Roska à l'Institut suisse Friedrich-Miescher, illustre cette complexité du traitement de l'information visuelle par la rétine. Les chercheurs ont identifié des neurones d'un nouveau type fonctionnel dans la rétine de la souris. Ces neurones sont activés lorsqu'un objet est en mouvement d'approche mais ne répondent pas si le mouvement est latéral ou en retrait. Ainsi, ces cellules nerveuses envoient au cerveau un signal d'alerte lorsque, par exemple, un prédateur se dirige vers sa proie et pourraient donc s'avérer essentiels à la survie.
La découverte de ce nouveau type cellulaire a été rendue possible expérimentalement en isolant le neurone en question ainsi que le circuit neuronal afférent. Pour sa fonction de détection des mouvements d'approche, le neurone rétinien utilise à son avantage un chemin neuronal inhibiteur rapide dans son circuit afférent qui 'éteint' toute réponse à un stimulus autre qu'un mouvement d'approche. Or, ce chemin inhibiteur avait déjà été identifié comme intervenant dans la vision nocturne alors qu'il est ici question de la vision diurne. C'est donc ici un exemple d'adaptation efficace: au fil de l'évolution, un même circuit de neurones est capable d'acquérir des fonctions différentes selon les conditions physiologiques auxquelles il est soumis. Dans cette étude, des méthodes expérimentales variées combinant marquage génétique de types cellulaires individuels, microscopie à deux photons et électrophysiologie, ont été complétées par une approche théorique de modélisation. Ce travail illustre ainsi la complémentarité de l'expérience et de la théorie, nécessaire aux découvertes de biologie quantitative qui utilise outils statistiques, mathématiques et méthodologie expérimentale.
Morphologie du corps cellulaire et de l'arbre dendritique d'une cellule ganglionnaire
rétinienne sensible au mouvement d'approche.