Noradrenergic neuron activation and subsequent glial calcium wave : a motor circuit breaker mediating motor arrest

Activation des neurones noradrénergiques et onde calcique gliale : un disjoncteur du circuit moteur médiant l’arrêt du mouvement Les animaux doivent éviter les menaces dans leur environnement pour survivre. Bien que les circuits de fuite aient été bien caractérisés, les mécanismes des circuits contribuant aux arrêts moteurs restent mal compris. La locomotion des vertébrés implique un système hiérarchique : le noyau sous-thalamique signale la région locomotrice mésencéphalique, activant les neurones réticulospinaux qui stimulent les circuits spinaux pour exciter les motoneurones (Arber et Costa, 2018 ; Dubuc et al., 2023 ; Grillner et El Manira, 2020). Bien que cette organisation des circuits moteurs soit conservée chez les vertébrés, les mécanismes de l'arrêt moteur restent insaisissables. Une étude récente sur le poisson-zèbre larvaire (Mu et al 2019) a montré que lors d'une inadéquation sensori-motrice, l'arrêt moteur implique une signalisation noradrénergique provoquant une vague calcique gliale dans tout le cerveau. Cependant, on ignorait si une vague calcique gliale dépendante de la noradrénaline pouvait être induite par des stimuli aversifs et comment les circuits moteurs étaient perturbés pour évoquer l'arrêt moteur. Nous avons exploité l'accessibilité optique et génétique du poisson-zèbre larvaire pour étudier cette question. Nous avons constaté que deux stimuli aversifs différents (stimulus acousto-vestibulaire soutenu et pH acide) recrutaient des neurones noradrénergiques, induisant une vague calcique gliale débutant dans la moelle épinière rostrale et se propageant de manière bidirectionnelle vers le tronc cérébral et la moelle épinière. Cette vague calcique gliale dépendait de la signalisation alpha-adrénergique, démontrant que l'induction d'une vague calcique gliale dépendante de la noradrénaline est généralisable à différents stimuli aversifs. Nous avons découvert qu'une activation soutenue des neurones noradrénergiques est suffisante pour induire un arrêt moteur associé à des périodes prolongées provoquant un arrêt moteur avec un comportement de roulement et une réduction du rythme cardiaque rappelant l'immobilité tonique. Cette activation noradrénergique soutenue provoque une vague calcique gliale stéréotypée. Au niveau des circuits moteurs, l'activation soutenue des neurones noradrénergiques a induit une période réfractaire pendant laquelle la locomotion ne peut pas être induite par la stimulation du tronc cérébral caudal. Remarquablement, l'activation noradrénergique soutenue n'a pas altéré les propriétés biophysiques des motoneurones, mais a réduit les entrées synaptiques vers les motoneurones pour évoquer l'arrêt moteur. Dans l'ensemble, nous avons identifié des mécanismes de circuits impliquant l'activation soutenue des neurones noradrénergiques et le déclenchement subséquent d'une vague calcique gliale dans la médiation de l'arrêt moteur en perturbant les circuits moteurs au niveau des entrées synaptiques vers les motoneurones.