LE DIALOGUE CERVEAU-SYSTÈME ENDOCRINE : UNE QUESTION D’ORGANISATION DU TEMPS
Que nous soyons éveillés ou lors de notre sommeil, le cerveau doit contrôler des fonctions qui évoluent sur des échelles de temps bien plus longues que l’activité électrique et synaptique de chaque neurone. Les chercheurs autant que les cliniciens avec l’analyse d’encéphalogrammes, connaissent bien toute la gamme d’oscillations cérébrales et leur organisation hiérarchique qui contrôle des fonctions complexes comme les mouvements des yeux lors du sommeil. Mais nous connaissons encore si peu le dialogue entre le cerveau et les rythmes lents des sécrétions hormonales qui contrôlent des fonctions princeps de notre organisme comme la reproduction, la croissance corporelle ou encore la gestion de notre stress.
L’équipe de Patrice Mollard (IGF, CNRS UMR 5203, INSERM U1191 & Université de Montpellier) vient de déchiffrer ce mode de communication et ce dans des modèles animaux (souris) complétement libres de leurs mouvements. Pour cela, ils ont introduit de très fines aiguilles de carbone (30 microns à la pointe) directement dans l’éminence médiane. Cette dernière contient la jonction neuro-hémale entre les terminaisons nerveuses hypothalamiques sécrétant les neuro-hormones et le système porte hypophysaire qui véhicule ensuite ces neuro-hormones vers leur cible, la glande hypophysaire productrice des rythmes hormonaux. Cette équipe a ainsi montré que les rythmes de sécrétion de prolactine, hormone clé de la reproduction, sont contrôlés par une organisation jusqu’alors inconnue d’événements sécrétoires rapides de dopamine (fréquences de 1-10 Hz) qui sont répartis précisément dans l’éminence médiane lors d’épisodes de plusieurs minutes nécessaires pour créer le bolus de neuro-hormones dans le sang porte. Ces données publiées dans la revue PNAS montrent pour la première fois le code multi-échelle du dialogue entre le cerveau et des organes périphériques via une connexion neuro-endocrine. A l’instar de l’analyse des oscillations cérébrales qui sont conservées quelle que soit la taille du cerveau de mammifères (y compris l’homme), le déchiffrage de ce code neuro-endocrine devrait être d’importance pour l’élucidation des rythmes hormonaux d’origine hypophysaire et bien sûr de leurs pathologies.
Publication :
Nicola Romanò, Anne Guillou, David J. Hodson, Agnès O Martin, Patrice Mollard. Multiple-scale neuroendocrine signals connect brain and pituitary hormone rhythms. PNAS, in press.
Neurones dopaminergiques (DA, neurones en vert) de l’hypothalamus (base ventrale du cerveau) qui contrôlent la sécrétion hypophysaire de prolactine, hormone clé de la reproduction.
Ces neurones libèrent la dopamine dans le sang porte au niveau d’une jonction neuro-hémale dans l’éminence médiane (EM, terminaisons nerveuses en vert).
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Multiple-scale neuroendocrine signals connect brain and pituitary hormone rhythms.
Romanò N, Guillou A, Hodson DJ, Martin AO, Mollard P
show author affiliations
Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Feb 28; 114(9):2379-2382
Allan Herbison
F1000 Physiology
University of Otago, Dunedin, New Zealand.
Interesting Hypothesis | New Finding | Technical Advance
DOI: 10.3410/f.727304222.793529159
This paper presents a remarkable technical achievement by recording dopamine release from
microdomains of the mouse median eminence (ME) in conscious behaving mice for days at a
time and in relation to circulating concentrations of prolactin.
Using thin carbon fibers implanted into the ME for constant voltage amperometry
measurements, Romano and colleagues were able to follow dopamine release from the ME in
real time for up to two weeks. This revealed multiple time domains of intermittent dopamine
release that occurred with intervals of approximately 100ms, 1s, and minutes. The episodic
fast interval dopamine release (presumably reflecting secretion from multiple dopamine
neurons) occurred in a robust, repetitive manner over time. By recording dopamine release
from two sites within the ME simultaneously, the authors were able to show that dopamine
release clustered in only the minute time domain was synchronized across recording sites.
Together, this suggested that dopamine is being released from neurons in a patterned but
unsynchronized manner at the sub-second level but that dopamine secretion can become
coordinated (by an unknown mechanism) over the minute time domain to generate distinct
episodes or pulses of dopamine secretion. Importantly, the authors showed an inverse
correlation between circulating prolactin levels and dopamine release from individual ME
recording sites. Interestingly, the delay between changes in prolactin secretion and dopamine
activities was curiously long being in the tens of minutes in some cases.
