Selon une nouvelle étude, un ancien circuit cérébral qui permet aux yeux de se tourner par réflexe vers le haut lorsque le corps s’incline s’ajuste tôt dans la vie, à mesure que l’animal se développe.
Dirigée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine, l’étude se concentre sur la façon dont les vertébrés, qui comprennent les humains et les animaux, des poissons primitifs aux mammifères, stabilisent leur regard lorsqu’ils se déplacent. Pour ce faire, ils utilisent un circuit cérébral qui transforme tout changement d’orientation détecté par le système d’équilibre (vestibulaire) de leurs oreilles en un contre-mouvement instantané de leurs yeux.
Appelé réflexe vestibulo-oculaire, le circuit permet une perception stable de l’environnement. Quand il est cassé – ; par un traumatisme, un accident vasculaire cérébral ou une maladie génétique – ; une personne peut avoir l’impression que le monde rebondit à chaque fois que sa tête ou son corps bouge. Chez les vertébrés adultes, ce circuit cérébral ainsi que d’autres sont régulés par le feedback des sens (organes de la vision et de l’équilibre). Les auteurs de la présente étude ont été surpris de constater qu’en revanche, l’apport sensoriel n’était pas nécessaire à la maturation du circuit réflexe chez les nouveau-nés.
Publié en ligne le 2 janvier dans la revue ScienceL’étude comprenait des expériences réalisées sur des larves de poisson zèbre, qui possèdent un réflexe de stabilisation du regard similaire à celui des humains. De plus, les poissons zèbres sont transparents, c’est pourquoi les chercheurs ont littéralement observé la maturation des cellules cérébrales appelées neurones pour comprendre les changements qui permettent à un poisson nouveau-né de faire pivoter ses yeux de manière appropriée lorsque son corps s’incline. vers le bas (ou ses yeux vers le bas lorsque son corps s’incline vers le haut).
“Découvrir comment se produisent les réflexes vestibulaires peut nous aider à trouver de nouvelles façons de contrer les pathologies qui affectent l’équilibre ou les mouvements oculaires”, explique l’auteur principal de l’étude, David Schoppik, PhD, professeur agrégé dans les départements d’oto-rhino-laryngologie ; Chirurgie de la tête et du cou, neurosciences et physiologie et institut de neurosciences de NYU Langone Health.
Inclinaisons en une fraction de seconde
Pour tester l’hypothèse de longue date selon laquelle le réflexe est régulé par un retour visuel, l’équipe de recherche a inventé un dispositif permettant de déclencher le réflexe en inclinant et en surveillant les yeux du poisson zèbre aveugle depuis sa naissance. L’équipe a observé que la capacité du poisson à faire pivoter ses yeux après une inclinaison était comparable à celle des larves capables de voir.
Bien que des études antérieures aient établi que les apports sensoriels aident les animaux à apprendre à se déplacer correctement dans leur environnement, les nouveaux travaux suggèrent qu’un tel réglage du réflexe vestibulo-oculaire n’entre en jeu qu’une fois que le réflexe est complètement mûr. Remarquablement, une autre série d’expériences a montré que le circuit réflexe atteint également sa maturité au cours du développement sans l’intervention d’un organe vestibulaire sensible à la gravité appelé l’utricule.
Étant donné que le réflexe vestibulo-oculaire peut mûrir sans retour sensoriel, les chercheurs ont émis l’hypothèse que la partie du circuit cérébral à maturation la plus lente doit donner le ton au développement du réflexe. Pour trouver la partie limitante, l’équipe de recherche a mesuré la réaction des neurones tout au long du développement lorsqu’ils inclinaient le corps du poisson zèbre en une fraction de seconde.
Les chercheurs ont découvert que les neurones centraux et moteurs du circuit présentaient des réponses matures avant que le réflexe ait fini de se développer. Par conséquent, la partie la plus lente du circuit à mûrir pourrait ne pas se trouver dans le cerveau comme on l’a longtemps supposé, mais plutôt au niveau de la jonction neuromusculaire – ; l’espace de signalisation entre les motoneurones et les cellules musculaires qui déplacent l’œil. Une série d’expériences a révélé que seule la vitesse à laquelle la jonction mûrissait correspondait à la vitesse à laquelle les poissons amélioraient leur capacité à contre-roter leurs yeux.
À l’avenir, l’équipe du Dr Schoppik recevra un financement pour étudier ses circuits nouvellement détaillés dans le contexte de troubles humains. Les travaux actuels explorent comment les échecs dans le développement des motoneurones et des jonctions neuromusculaires conduisent à des troubles du système moteur oculaire, y compris un désalignement courant des yeux appelé strabisme (c’est-à-dire œil paresseux, louche).
Juste en amont des motoneurones du circuit vestibulo-oculaire se trouvent les interneurones qui sculptent les informations sensorielles entrantes et intègrent ce que les yeux voient avec les organes de l’équilibre. Une autre subvention du Dr Schoppik vise à mieux comprendre comment la fonction de ces cellules est perturbée à mesure que les circuits d’équilibre se développent, dans le but d’aider les cinq pour cent des enfants aux États-Unis qui luttent contre un problème d’équilibre des formes.
Comprendre les principes de base de l’émergence des circuits vestibulaires est une condition préalable pour résoudre non seulement les problèmes d’équilibre, mais également les troubles du développement cérébral. »
Paige Leary, PhD., premier auteur de l’étude
Elle était étudiante diplômée dans le laboratoire du Dr Schoppik qui a dirigé l’étude, mais a depuis quitté l’établissement.
Avec les Drs. Schoppik et Leary, auteurs de l’étude des départements d’oto-rhino-laryngologie, de chirurgie cervico-faciale, de neurosciences et de physiologie, et de l’Institut de neurosciences de NYU Langone Health, comprenaient Céline Bellegarda, Cheryl Quainoo, Dena Goldblatt et Basak Rosti. Le travail a été soutenu par les National Institutes of Health par le biais des subventions R01DC017489 et F31DC020910 de l’Institut national sur la surdité et des troubles de la communication, et par la subvention F99NS129179 de l’Institut national sur la surdité et les troubles de la communication. coups. La National Science Foundation a également soutenu l’étude par le biais de la bourse de recherche supérieure DGE2041775.
