Comment les changements de la durée du jour modifient le cerveau et le comportement ultérieur

Sommaire: Les neurones du noyau suprachiasmatique se coordonnent pour s’adapter aux différentes longueurs de lumière du jour et changent au niveau cellulaire et du réseau. Les neurones ont modifié le mélange et l’expression de la dopamine, modifiant l’activité cérébrale et donc les comportements de routine quotidiens.

la source: Université de Californie

Les changements saisonniers de la lumière – journées plus longues en été, journées plus courtes en hiver – sont depuis longtemps associés aux comportements humains, affectant tout, des habitudes de sommeil et d’alimentation à l’activité cérébrale et hormonale.

Le trouble affectif saisonnier (TAS) en est un excellent exemple : un type de dépression associé à une diminution de l’exposition à la lumière naturelle du soleil, survenant généralement pendant les mois d’hiver et souvent à des latitudes plus élevées lorsque les heures de clarté sont plus courtes.

La luminothérapie s’est avérée être un traitement efficace pour les troubles affectifs saisonniers, ainsi que pour des maladies telles que la dépression majeure non saisonnière, la dépression post-partum et le trouble bipolaire, mais comment les changements saisonniers de la durée du jour et l’exposition à la lumière affectent le cerveau et les modifient au niveau cellulaire et du circuit. Les scientifiques ont été en grande partie tenus dans l’ignorance.

Dans une nouvelle étude, publiée le 2 septembre 2022, dans progrès scientifiqueDans cette étude, des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego ont utilisé un modèle de souris pour faire la lumière sur un processus dans lequel les neurones affectés modifient l’expression des neurotransmetteurs en réponse à des stimuli de la durée du jour, entraînant des changements de comportement pertinents.

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Les travaux ont été dirigés par l’auteur principal de l’étude, David Dulcis, Ph.D., professeur agrégé au département de psychiatrie de l’UCSD School of Medicine et membre du UCSD Center for Biological Biology.

Niché à l’intérieur de l’hypothalamus du cerveau humain se trouve une petite structure appelée le noyau suprachiasmatique (SCN), chacun composé d’environ 20 000 neurones. (Le cerveau humain moyen contient environ 86 milliards de neurones et 85 milliards d’autres cellules non neuronales.)

Le SCN est la minuterie du corps, régulant la plupart des rythmes circadiens – changements physiques, mentaux et comportementaux qui suivent un cycle de 24 heures et affectent tout, du métabolisme et de la température corporelle au moment où les hormones sont libérées.

Le SCN fonctionne sur la base de l’apport de cellules spécialisées sensibles à la lumière dans la rétine, qui transmettent les changements de lumière et la durée de la journée à notre corps.

Dans la nouvelle étude, Dulcis et ses collègues décrivent comment les neurones du SCN se coordonnent pour s’adapter à différentes longueurs de lumière du jour, changeant aux niveaux cellulaire et réseau. Plus précisément, ils ont découvert que chez les souris, dont le cerveau fonctionne de la même manière que les humains, les neurones modifient le mélange et l’expression de neurotransmetteurs clés qui, à leur tour, modifient l’activité cérébrale et les comportements quotidiens ultérieurs.

Dans ce schéma, la lumière du soleil signale des signaux nerveux dans le noyau suprachiasmatique, l’horloge maîtresse du cerveau, qui à son tour orchestre les horloges biologiques qui régulent les fonctions dans tout le corps et les comportements qui en découlent. Crédit : Institut national des sciences médicales générales

Il a également été démontré que les changements saisonniers de l’exposition à la lumière modifient le nombre de neurones exprimant des neurotransmetteurs dans le noyau paraventriculaire (PVN), une zone du cerveau qui joue un rôle essentiel dans le contrôle du stress, le métabolisme, la croissance, la reproduction, l’immunité et d’autres systèmes autonomes. les fonctions.

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« La nouvelle découverte la plus impressionnante de cette étude est que nous avons découvert comment manipuler artificiellement l’activité de neurones spécifiques du SCN et induire avec succès l’expression de la dopamine dans le PVN hypothalamique », a déclaré Dulcis.

« Nous découvrons de nouvelles adaptations moléculaires du SCN-PVN en réponse à la durée du jour dans la modulation de la fonction hypothalamique et du comportement circadien », a ajouté la première auteure Alexandra Burca, PhD, et membre du laboratoire Dulcis.

« La commutation du neurotransmetteur polysynaptique que nous avons démontrée dans cette étude peut fournir le lien anatomique/fonctionnel qui médiatise les changements saisonniers d’humeur et les effets de la luminothérapie. »

Les auteurs suggèrent que leurs découvertes fournissent un nouveau mécanisme qui explique comment le cerveau s’adapte aux changements saisonniers d’exposition à la lumière. Étant donné que l’adaptation se produit au sein de neurones situés exclusivement dans le SCN, ce dernier représente une cible prometteuse pour de nouvelles thérapies pour les troubles associés aux changements saisonniers de l’exposition à la lumière.

À propos de cette recherche dans Neuroscience News

auteur: Scott La Vi
la source: Université de Californie
Contact: Scott La Vie – Université de Californie
image: L’image est créditée à l’Institut national des sciences médicales générales

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recherche originale : libre accès.
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Les changements saisonniers de la durée du jour déplacent un neurotransmetteur polysynaptique pour réguler l’activité et le comportement du réseau hypothalamique

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Les changements saisonniers de la durée du jour (période de lumière) affectent de nombreuses fonctions physiologiques. L’axe du noyau suprachiasmatique (SCN) du noyau ventriculaire (PVN) joue un rôle majeur dans le traitement des informations sur la période lumineuse.

Des différences saisonnières dans l’expression des neurotransmetteurs SCN et PVN ont été observées dans des modèles humains et animaux. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels le SCN-PVN répond au changement de photopériode sont inconnus.

Ici, nous montrons chez la souris que les neurones du polypeptide intestinal vasoactif (VIP) dans le SCN affichent une plasticité induite par la photopériode.

L’enregistrement de la dynamique du calcium in vivo a révélé que les neurones NMS modifient l’activité du réseau PVN en réponse à une photopériode hivernale. La manipulation chronique des neurones NMS est suffisante pour induire la commutation des neurotransmetteurs dans les neurones PVN et affecter l’activité motrice.

Nos résultats révèlent des adaptations moléculaires précédemment non spécifiées du SCN-PVN en réponse à la saisonnalité et au rôle des neurones NMS dans la régulation de la fonction hypothalamique tout au long de la journée via une commutation coordonnée des neurotransmetteurs polysynaptiques qui influence le comportement.

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