Inhibition‘s blowing. It was thought that neural activity in the immature brain was controlled by a small population of neurons which, from their dominant position, were overheading the construction of the brain circuits. But the demonstration that these neurons had a decisive influence in the living pups was still lacking. Here, the authors finally demonstrate formally that the so-called hub neurons dimension the activation of neuron assemblies during spikes of activity, generated either internally or by sensory inputs, through their inhibition capacity. (IB)

Les auteurs: Y Bollmann*, L Modol*, T Tressard, A Vorobyev, R Dard, S Brustlein, R Sims, I Bendifallah, E Leprince , V de Sars, E Ronzitti, A Baude, H Adesnik, M Picardo, JC Platel, V Emiliani, D Angulo-Garcia & R Cossart

paru dans Nature Neuroscience, septembre 2023

Le mot de l’auteur: Une des caractéristiques du cerveau en développement est de produire des périodes de synchronisation de l’activité neuronale de façon répétée. Ces activités synchrones spontanées jouent un rôle crucial dans la mise en place des circuits neuronaux, il est donc important d’en comprendre les mécanismes. Il y a plus de dix ans, un article de notre équipe, publié dans Science (Bonifazi et al. 2009) démontrait l’existence d’une population éparse de neurones hubs hyperconnectés, orchestrant l’activité neuronale in vitro au cours du développement postnatal précoce. Depuis, nous sommes parvenus à identifier l’origine développementale (Picardo et al. 2011), les propriétés cellulaires (Villette et al. 2016), ainsi que le devenir de ces neurones hubs dans le cerveau adulte (Bocchio et al. 2020), mais il restait encore à établir leur rôle in vivo, chez l’animal éveillé. La validation in vivo de ces résultats in vitro représentait un défi sur le plan expérimental qui a dû attendre le développement de méthodes optiques pour enregistrer et manipuler l’activité neuronale in vivo. Grâce à une collaboration avec l’équipe du Dr Emiliani à l’Institut de la Vision, experte mondiale dans l’optogénétique et le façonnage holographique de la lumière, nous avons eu l’opportunité sans précédent de sonder l’existence et la fonction de ces neurones hubs in vivo. En utilisant de tels outils, en particulier l’imagerie calcique, l’analyse mathématique de la connectivité neuronale et la stimulation optique holographique, nous montrons que les neurones GABAergiques (le GABA étant le neurotransmetteur inhibiteur dans le cerveau adulte) influencent de façon individuelle la synchronisation de l’activité corticale chez le souriceau non anesthésié. Cette influence est principalement inhibitrice et augmente avec la connectivité fonctionnelle des neurones. Ainsi les neurones hubs GABAergiques le plus connectés ont un impact considérable sur la dynamique neuronale. Nous montrons également que ces neurones hubs sont fortement modulés par les entrées sensorielles. Ainsi, nous proposons que les neurones hubs GABAergique contribuent à l’adaptation de l’inhibition locale aux entrées sensorielles externes. Autrement dit, ces neurones joueraient un rôle central dans le calibrage des circuits corticaux internes en développement selon les signaux environnementaux reçus. Les hubs sont donc les pivots d’un bon développement cérébral et des portes de susceptibilité aux troubles du neurodéveloppement. Rosa Cossart.