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Parutions

 

La vie sans dopamine

 

Comment l’absence de dopamine dans le cerveau modifie-t-elle le comportement ? Des chercheurs du CNRS ont récemment répondu à cette question en montrant, chez la drosophile, que seuls certains types de comportements sont abolis ou fortement altérés par l’absence de ce neurotransmetteur, tandis que d’autres tâches comportementales, tout aussi complexes, sont réalisées de manière quasi-normale. Et ceci se vérifie également chez la souris, suggérant ainsi une conservation de certaines fonctions essentielles de la dopamine dans le contrôle du comportement au cours de l’évolution. Ces travaux ont été publiés en ligne le 27 décembre 2010 dans la revue PNAS.

 

La dopamine est un neurotransmetteur du cerveau, impliqué dans de nombreuses fonctions essentielles chez l’homme, comme le contrôle moteur, l’attention, le plaisir et la motivation, le sommeil, la mémoire et la cognition. Des travaux antérieurs ont suggéré que la dopamine est également un neurotransmetteur du système nerveux central chez les insectes, et en particulier chez la drosophile. Cependant, les conséquences d’une déficience en dopamine neurale n’avaient jusqu’à présent jamais été observées chez ces animaux. En effet, chez les insectes, la dopamine joue aussi un rôle essentiel dans la biosynthèse de la cuticule qui forme leur exosquelette. Si bien que l’absence totale de cette molécule chez la drosophile entraîne la mort au stade embryonnaire.

En utilisant une méthode génétique basée sur l’inactivation sélective, dans le cerveau, du gène de la tyrosine hydroxylase qui intervient dans la biosynthèse de la dopamine, des chercheurs du Laboratoire de neurobiologie (LNB, CNRS/ESPCI) et de l’Institut de biologie du développement de Marseille Luminy (IBDML, CNRS/Université Aix-Marseille 2), en collaboration avec des chercheurs américains, japonais et allemands, ont pu obtenir des mouches adultes, produisant normalement la dopamine nécessaire à la cuticule, mais ne synthétisant plus de dopamine dans le cerveau.

La première surprise est que ces drosophiles déficientes en dopamine neurale ont une durée de vie de 70 jours, durée de vie en tout point comparable à celle de drosophiles sauvages. Les drosophiles vivent donc aussi longtemps avec ou sans ce neurotransmetteur. Le système nerveux dopaminergique, avec ses circuits et ses connections, paraît également normal, même si les neurones dopaminergiques que l’on peut repérer chez ces mutants ne contiennent pas de dopamine. Il est en effet possible de restaurer les phénotypes comportementaux altérés chez ces mouches, simplement en les nourrissant avec de la L-DOPA, la molécule précurseur de la dopamine. La L-DOPA est utilisée chez l’homme pour soigner les patients atteints de la maladie de Parkinson, qui souffrent d’une déficience en dopamine dans le cerveau.

Les drosophiles sans dopamine présentent des défauts caractéristiques du comportement, dont certains étaient prévisibles d’après des travaux de recherche antérieurs, et d’autres non. Ainsi, ces drosophiles ont une activité réduite pendant leurs périodes de veille et elles passent plus de temps que les sauvages à dormir. Aussi, elles se nourrissent très peu par rapport à des drosophiles non modifiées. Des déficits locomoteurs, qui s’accroissent avec l’âge, apparaissent dès l’éclosion des adultes. Surtout, ces mouches semblent incapables de faire un choix favorable à leur survie en situation de test. Par exemple, alors que les drosophiles sauvages sont attirées par le sucre ou par la lumière, ce n’est pas le cas des drosophiles sans dopamine, qui s’en désintéressent totalement. Pourtant des expériences contrôles montrent qu’elles reconnaissent très bien le sucre et qu’elles ne sont absolument pas aveugles. Plus curieusement encore, dans une expérience de conditionnement Pavlovien, basé sur le choix entre deux odeurs dont l’une a été associée à un choc électrique aversif, les drosophiles sans dopamine n’apprennent pas comme les mouches sauvages à éviter l’odeur associée au choc. Au contraire, elles ont une tendance apparemment « masochiste » à se diriger vers l’odeur aversive, comme si elles étaient dans l’incapacité de donner une interprétation négative à une expérience traumatique antérieure.

De façon remarquable et inattendue, les drosophiles sans dopamine dans le cerveau sont néanmoins capables de mener à bien des tâches comportementales complexes, comme la poursuite d’une cible visuelle ou la mise en jeu de la mémoire spatiale, qui leur permet de se souvenir de la direction de leurs déplacements. La dopamine joue donc un rôle essentiel dans le contrôle de certains types de comportements, mais pas dans d’autres. Enfin, il faut noter les ressemblances frappantes entre certains défauts de ces mutants de drosophiles et ceux de souris sans dopamine, notamment en ce qui concerne la diminution marquée de l’activité et de la prise alimentaires, la conservation des circuits dopaminergiques ou encore le sauvetage par la L-DOPA. En conclusion, l’ensemble de ces résultats suggèrent que des fonctions essentielles et sans doute primordiales de la dopamine neurale ont été conservées par l’évolution chez les insectes et les mammifères.

 

Figure : L'immunomarquage de la tyrosine hydroxylase, l’enzyme de biosynthèse de la dopamine, révèle un dense réseau de neurones dopaminergiques dans le cerveau des drosophiles sauvages (à gauche), alors que dans celui des mouches mutantes déficientes en dopamine (à droite), aucun signal n’est détecté. Les neurones dopaminergiques sont pourtant normalement présents dans le cerveau mutant, mais ils ne sont pas visibles avec ce marquage car ils n’expriment pas la tyrosine hydroxylase. © LNB, S. Birman

 

 

En savoir plus

  • Behavioral consequences of dopamine deficiency in the Drosophila central nervous system. T Riemensperger, G Isabel, H Coulom, K Neuser, L Seugnet, K Kume, M Iché-Torres, M Cassar, R Strauss, T Preat, J Hirsh, S Birman. PNAS. Published online before print December 27, 2010, doi: 10.1073/pnas.1010930108

 

Contact chercheurs

  • Serge Birman
    Laboratoire de neurobiologie (LNB)
    UMR7637 CNRS/ESPCI ParisTech
    Bâtiment F/G, 4ème étage
    10 rue Vauquelin
    75231 Paris Cedex 5

 

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