Neurones et locomotion

Le professeur Réjean Dubuc dirige une étude menant à la découverte d'un mécanisme neuronal impliqué dans l’arrêt de la locomotion.

12 Juillet 2016 à 10H42, mis à jour le 12 Juillet 2016 à 14H15

Des chercheurs de l'UQAM, de l'UdM, et de l’Université de Cologne, en Allemagne, ont découvert un mécanisme neuronal responsable du contrôle de l’arrêt de la locomotion.Photo: istockphoto.com

Le professeur du Département des sciences de l'activité physique Réjean Dubuc a dirigé une étude menant à la découverte d'un mécanisme neuronal responsable du contrôle de l’arrêt de la locomotion, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Montréal et de l’Université de Cologne, en Allemagne. Les résultats de l'étude, intitulée A Specific Population of Reticulospinal Neurons Controls the Termination of Locomotion, ont été publiés en juin dernier dans le journal Cell Reports. Les chercheurs ont identifié ces «cellules d’arrêt» dans le tronc cérébral, tout en décrivant leurs propriétés et leur activité durant la locomotion. «Nous savions déjà comment la locomotion – marcher pour un être humain, voler pour un oiseau, nager pour un poisson, etc. – était activée et maintenue, mais nous ignorions jusqu'à maintenant comment elle pouvait s'arrêter», explique Réjean Dubuc, le responsable de l'étude.

Le contrôle nerveux de la locomotion comprend un groupe de neurones (cellules nerveuses) localisés dans le mésencéphale, la région du tronc reliée au cerveau. La commande locomotrice est transmise par ces neurones à un second groupe de neurones situés dans le tronc cérébral et finalement à la moelle épinière. «Les mécanismes de contrôle de la locomotion sont semblables chez tous les animaux, incluant les humains, précise le professeur. Les mêmes structures du système nerveux sont impliquées chez tous les vertébrés.»

Une étude récente publiée en 2015 dans la revue Cell, provenant de l’institut Karolinska de Stockholm, en Suède, avait démontré l’existence chez la souris d’une population de neurones impliqués dans l’arrêt de la locomotion au moyen d'une approche utilisant, entre autres, des techniques d’optogénétique. Cependant, la complexité du modèle animal utilisé dans cette étude n’avait pas permis d’enregistrer et de décrire l’activité de ces neurones d’arrêt durant la locomotion.

L’étude publiée dans Cell Reports, qui résulte d’une collaboration de longue date entre le laboratoire de recherche de Réjean Dubuc et celui du professeur Ansgar Büschges, de Cologne, présente plus précisément comment des cellules, analogues à celles décrites chez la souris, permettent d’arrêter la locomotion chez un vertébré aquatique, la lamproie. «Tout comme un modèle de voitures à deux chevaux, la lamproie est un modèle simple, le plus élémentaire chez les vertébrés, explique celui qui est aussi directeur du Groupe de recherche en activité physique adaptée (GRAPA) de l'UQAM. Lorsqu'on ne comprend pas un mécanisme, mieux vaut avoir recours à un modèle simple plutôt qu'à un modèle complexe, comme une voiture plus élaborée de type Rolls-Royce, par exemple, qui contiendrait beaucoup trop d'éléments.»

Les chercheurs de l'UQAM, de l'Université de Montréal et de l'Université de Cologne ont combiné des techniques variées d’imagerie fonctionnelle, d’électrophysiologie et de cinématique afin de décrire l’activité de ces cellules d’arrêt durant la locomotion. Ces dernières s’activent juste avant l’arrêt de la locomotion. «On comprend mieux maintenant ce qui se passe dans le cerveau lorsqu'on arrête de marcher», dit Réjean Dubuc.

Cette étude permet, par ailleurs, de mieux comprendre l'organisation des cellules cérébrales impliquées dans le contrôle de la locomotion. «Nous avons montré qu'il existe trois types de cellules nerveuses impliquées dans le processus de locomotion: les premières l'activent et la démarrent, un deuxième groupe maintient la locomotion et, enfin, un troisième ensemble de cellules est activé juste avant la fin de la locomotion», observe le chercheur.

Spécialiste, entre autres, du contrôle nerveux de la locomotion et de la respiration, Réjean Dubuc s'intéresse autant au fonctionnement de la locomotion en condition normale qu'en condition pathologique, comme dans le cas de la maladie de Parkinson. «Les animaux, de manière générale, ont développé leur cerveau pour pouvoir se déplacer dans l'environnement. Tout comme la respiration, la locomotion est une fonction motrice vitale pour nous», dit-il.

Les recherches du professeur Réjean Dubuc sont financées par les Instituts de recherche en santé du Canada, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et la Great Lake Fishery Commission.

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