Comment l’intestin envoie des signaux au cerveau

Dans une première, les scientifiques définissent cinq types de neurones du côlon spécialisés pour envoyer différents signaux au cerveau

École de médecine de Harvard

image : Une image de la paroi du côlon montrant différents types de neurones sensoriels marqués avec des colorants fluorescents. Les neurones qui transmettent le signal du côlon au cerveau (vert) deviennent actifs en réponse aux étirements et à la douleur, différents types répondant à différentes intensités de stimuli.Voir plus

Crédit : Rachel Wolfson

En un coup d'œil :

La connexion intestin-cerveau est une cascade de signalisation bidirectionnelle complexe qui est responsable du bon fonctionnement du système digestif et peut causer des problèmes en cas de panne. Un élément clé de cet axe est le côlon, qui extrait l’eau et les nutriments des aliments et transporte les déchets hors du corps. Cet organe crucial est impliqué dans diverses affections gastro-intestinales, notamment la constipation, la diarrhée, la douleur et l’inflammation.

Pour la première fois, des chercheurs de la Harvard Medical School ont défini cinq sous-types distincts de neurones sensoriels dans le côlon qui transmettent des signaux au cerveau.

Dans une nouvelle étude menée chez la souris et publiée le 3 août dans Cell, les chercheurs ont découvert que certains neurones sont dédiés à la détection de forces douces, telles que les substances se déplaçant dans le côlon, tandis que d'autres détectent des forces plus intenses, telles que la douleur.

Les chercheurs affirment que, si elles sont confirmées chez l'homme, leurs découvertes pourraient aider les scientifiques à développer des thérapies plus efficaces pour traiter les affections qui surviennent lorsque ce système de détection côlon-cerveau tourne mal.

"Les patients se plaignent souvent de sensations et de douleurs dans le système gastro-intestinal, mais nous ne savons pas grand-chose sur les neurones sensoriels qui innervent l'intestin et nous permettent de répondre à différents stimuli", a déclaré l'auteur principal Rachel Wolfson, chercheuse en neurobiologie. au HMS et chercheur en gastroentérologie au Massachusetts General Hospital.

De la peau au côlon

David Ginty et les scientifiques de son laboratoire ont passé de nombreuses années à étudier comment les neurones sensoriels de la peau communiquent avec le cerveau pour former notre sens du toucher. Ils ont développé des outils génétiques précis qui étiquettent les sous-types de neurones sensoriels et ont utilisé ces outils pour découvrir des informations de base sur la structure, l'organisation et la fonction des neurones sensibles à la peau.

Pourtant, même si les connaissances scientifiques sur les neurones tactiles se sont développées, très peu de recherches se sont concentrées sur la compréhension des neurones situés dans d’autres parties du corps, y compris le système gastro-intestinal.

"Nous avons beaucoup appris sur les neurones qui vont à la peau, mais les propriétés des neurones qui se projettent vers d'autres organes comme le côlon sont restées mal comprises", a déclaré Ginty, professeur Edward R. et Anne G. Lefler de neurobiologie. à l'Institut Blavatnik du HMS et auteur principal du nouvel article.

Pour aborder ce domaine peu étudié, Ginty s'est associé à Wolfson, neurobiologiste et expert clinique du système gastro-intestinal.

Wolfson a pris des modèles de souris génétiquement marqués développés dans le laboratoire Ginty et les a réutilisés pour étudier les neurones du côlon. Elle a découvert que cinq sous-types de neurones sensoriels de la peau se retrouvent également dans le côlon. Cependant, les neurones du côlon et du toucher avaient des formes distinctes, et les sous-types de neurones du côlon variaient également les uns des autres en termes de forme.

"Nous savons que la forme est à la base de la fonction, donc le fait que les neurones du côlon soient différents les uns des autres nous a fait penser qu'ils ont des fonctions différentes", a déclaré Wolfson.

Pour étudier la fonction, Wolfson a étiré le côlon avec un ballon – imitant une distension naturelle – et a enregistré l'activité dans les différents types de neurones.

Deux types ont répondu à des forces douces, semblables au léger étirement qui peut se produire lorsque les aliments digérés ou les selles traversent le côlon. Deux autres types ont répondu à des forces intenses, comme des étirements plus extrêmes. Lorsque Wolfson a activé artificiellement ces neurones à haute force, les souris se sont comportées comme si elles souffraient. Lorsqu’elle a retiré le neurone présentant le seuil de force le plus élevé, la réponse douloureuse a diminué. Le déclenchement de l’inflammation chez la souris a rendu l’un des sous-types de neurones sensibles à la douleur encore plus réactif.