Des chercheurs de l'Université Médicale de Caroline du Sud (MUSC) ont identifié un mécanisme génétique crucial qui aide le cerveau à s'adapter aux expériences émotionnelles, ouvrant potentiellement la voie à des thérapies basées sur l'ARN pour les troubles psychiatriques. Cette découverte, publiée dans Ciencia, éclaire les processus génétiques influençant la façon dont les expériences émotionnelles peuvent conduire à des changements comportementaux durables, qui peuvent devenir problématiques dans des conditions telles que la dépression ou l'abus de substances.
L'équipe, dirigée par le Dr Makoto Taniguchi, le Dr Christopher Cowan et Rose-Marie Akiki, s'est concentrée sur la compréhension de la façon dont les expériences émotionnelles comme le stress chronique et l'usage de drogues induisent des changements comportementaux dans le temps. Leurs résultats suggèrent qu'une structure génétique spécifique, un 'sandwich ARN:ADN', joue un rôle fondamental dans ces adaptations.
“Nous espérons obtenir de meilleures connaissances sur la façon dont les changements dans le cerveau peuvent conduire à des changements désadaptatifs dans le comportement,” a déclaré Cowan. “Nous pourrions également améliorer notre compréhension fondamentale de la façon dont le cerveau fonctionne et comment les émotions et les expériences émotionnellement pertinentes aident à façonner les circuits cérébraux.”
Au cœur de leur découverte se trouve un type d'ARN long non codant (lncRNA), connu sous le nom d'ARN enhancer long non codant (Inc-eRNA), qui interagit avec la région régulatrice des gènes pour former des structures appelées boucles R. Ces boucles R aident à contrôler l'activation des gènes en réunissant des régions clés d'un gène (l'enhancer et le promoteur), lui permettant de répondre à des stimuli émotionnels externes.
L'équipe a étudié le gène NPAS4, qui joue un rôle dans l'anhedonie induite par le stress (l'incapacité à éprouver du plaisir) et la rechute induite par les drogues. Leur étude révèle la première preuve que les boucles R sont essentielles pour réguler des gènes comme NPAS4 en réponse à des expériences émotionnelles, offrant de nouvelles perspectives sur la façon dont ces expériences influencent le comportement.
“En réunissant l'enhancer et le promoteur dans l'espace et le temps, les boucles R semblent faciliter leur interaction et stimuler la réponse pour activer un gène,” a expliqué Cowan.
Les chercheurs ont utilisé un modèle préclinique de souris pour tester leur hypothèse. Ils ont découvert que bloquer la formation de boucles R dans le gène NPAS4 réduisait significativement le comportement de recherche de cocaïne dans le noyau accumbens du cerveau et prévenait l'anhedonie induite par le stress lorsqu'il était manipulé dans le cortex préfrontal. Ces résultats suggèrent que les boucles R dans le gène NPAS4 sont cruciales pour l'adaptation du cerveau aux expériences émotionnelles, influençant les comportements liés à l'usage de substances et les troubles de l'humeur. “Un changement dans la base génétique de la façon dont tout fonctionne, ce qui est transcrit, ce qui se forme dans la cellule pour créer des circuits neuronaux plus forts qui sous-tendent le comportement est nécessaire,” a déclaré Akiki.
Les chercheurs ont également noté que ces boucles R sont hautement conservées à travers les espèces, indiquant leur importance évolutive. Leur travail suggère que les boucles R pourraient jouer un rôle plus large dans la façon dont les circuits neuronaux s'adaptent aux stimuli, similaire à leur fonction dans le système immunitaire, où elles aident à développer l'immunité. “Nous avons découvert que les neurones, tout comme les cellules immunitaires, peuvent répondre à un stimulus en formant une boucle R,” a expliqué Akiki.
Le but ultime de l'équipe est d'explorer la mesure dans laquelle ce mécanisme génétique est répandu dans différentes régions du cerveau et si ses altérations pourraient contribuer à des troubles psychiatriques. “C'est une nouvelle façon de penser à comment les gènes peuvent être activés,” a déclaré Cowan.
Cette découverte améliore non seulement notre compréhension de la réponse du cerveau aux expériences émotionnelles, mais elle a également le potentiel d'informer le développement de thérapies basées sur l'ARN qui pourraient traiter les troubles psychiatriques, offrant de l'espoir pour des traitements plus ciblés à l'avenir.