Publié le 25 novembre 2025 à 13h23. Des chercheurs de Johns Hopkins Medicine ont mis au point une technique innovante, baptisée « zap-and-freeze », permettant d’observer en temps réel les communications entre les cellules cérébrales, ouvrant de nouvelles perspectives pour la compréhension des maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson.
- La technique « zap-and-freeze » combine une stimulation électrique rapide avec une congélation instantanée des tissus cérébraux pour capturer l’activité synaptique.
- Des études menées sur des souris et des échantillons humains révèlent des mécanismes de recyclage des vésicules synaptiques communs aux deux espèces.
- Cette avancée pourrait aider à identifier les causes profondes des formes non héréditaires de la maladie de Parkinson, qui représentent la majorité des cas.
La maladie de Parkinson, un trouble neurodégénératif touchant des millions de personnes dans le monde, se caractérise par une perte progressive des neurones producteurs de dopamine. Si les formes héréditaires de la maladie sont bien documentées, les causes des formes sporadiques, qui constituent la majorité des cas, restent largement méconnues. Les chercheurs de Johns Hopkins Medicine espèrent que leur nouvelle technique permettra de lever le voile sur ces mystères.
Au cœur de cette avancée se trouve la technique « zap-and-freeze ». Développée initialement en 2020, elle consiste à stimuler brièvement les tissus cérébraux vivants à l’aide d’une impulsion électrique, puis à les congeler ultra-rapidement. Ce processus permet de « figer » l’activité cellulaire au moment précis de la stimulation, offrant ainsi une vue détaillée des mécanismes synaptiques en action. Les synapses, ces points de connexion cruciaux entre les cellules nerveuses, sont notoirement difficiles à étudier en raison de leur petite taille et de leur activité dynamique.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé cette technique sur des échantillons de cerveaux de souris, ainsi que sur des tissus cérébraux corticaux prélevés sur six patients atteints d’épilepsie, lors d’interventions chirurgicales nécessaires à leur traitement à l’hôpital Johns Hopkins. En collaboration avec les équipes de l’Université de Leipzig en Allemagne, dirigées par Jens Eilers et Kristina Lippmann, ils ont d’abord validé la technique en observant la signalisation calcique, un processus essentiel à la libération des neurotransmetteurs.
Les scientifiques ont ensuite observé comment les vésicules synaptiques, ces petites bulles porteuses de messages chimiques, fusionnent avec les membranes cellulaires pour libérer des neurotransmetteurs, et comment les cellules cérébrales recyclent ensuite ces vésicules par un processus appelé endocytose. Ils ont constaté que la protéine Dynamin1xA, essentielle à ce recyclage ultra-rapide, était présente aux endroits où l’endocytose se produisait, tant dans les tissus de souris que dans les tissus humains.
« Nos résultats indiquent que le mécanisme moléculaire de l’endocytose ultrarapide est conservé entre les souris et les tissus cérébraux humains », explique Shigeki Watanabe, professeur agrégé de biologie cellulaire à Johns Hopkins Medicine. « Cela suggère que les recherches menées sur des modèles animaux sont pertinentes pour comprendre la biologie humaine. »
Shigeki Watanabe, professeur agrégé de biologie cellulaire, Johns Hopkins Medicine
À l’avenir, l’équipe de Watanabe prévoit d’utiliser la technique « zap-and-freeze » pour étudier la dynamique des vésicules synaptiques chez des patients atteints de la maladie de Parkinson subissant une stimulation cérébrale profonde. Cette approche pourrait permettre d’identifier des anomalies dans la communication synaptique et de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.
Cette recherche a été financée par les National Institutes of Health (https://www.nih.gov/) (U19 AG072643, 1DP2 NS111133-01, 1R01 NS105810-01A1, R35 NS132153, S10RR026445), le Howard Hughes Medical Institute, la Fondation Kazato, les associations caritatives américaines libanaises syriennes associées, le laboratoire de biologie marine, l’université de Leipzig, la Roland Ernst Stiftung, Johns Hopkins Medicine, Chan Zuckerberg Initiative, Brain Research Foundation, Helis Foundation, Robert J Kleberg Jr et Helen C Kleberg Foundation, McKnight Foundation, Esther A. & Joseph Klingenstein Fund et la Fondation Vallée.
Outre Shigeki Watanabe, les chercheurs Chelsy Eddings, Minghua Fan, Yuuta Imoto, Kie Itoh, Xiomara McDonald, William Anderson, Paul Worley et David Nauen de Johns Hopkins, ainsi que Jens Eilers et Kristina Lippmann de l’Université de Leipzig, en Allemagne, ont contribué à ces travaux.
Source:
Référence du journal :
Eddings, CR, et al. (2025). Dynamique des membranes ultrastructurales des synapses corticales de souris et humaines. Neurone. doi: 10.1016/j.neuron.2025.10.030.
