Quoi de neuf dans la synapse ?

Les découvertes récentes sur l’énergétique du neurone et ses conséquences sur le vidage pré-synaptique et la signalisation post-synaptique ont modifié considérablement la modélisation microscopique (et donc sa moyennisation macroscopique) des phénomènes de genèse du potentiel somatique neuronal, à partir des afférences de signaux pré-synaptiques. Nous tenterons de tracer quelques perspectives de cette révolution énergétique.

Les travaux conjoints expérimentaux et théoriques des équipes de Lausanne (Magistretti, Pellerin, Demetrius) et de Paris VI (Aubert, Costalat, Françoise) sur l’énergétique différentielle permettant la navette lactate entre l’astrocyte ou le neurone, ainsi que les propriétés connues de potentiation à court et long termes des récepteurs post-synaptiques ATP-dépendants, jointes à l’évolution des connaissances sur le vidage pré-synaptique des neuro-transmetteurs, font évoluer les modèles traditionnels de réseaux neuronaux (en particulier ceux qui s’inscrivent dans la lignée de McCulloch & Pitts et de Hopfield).

On rappellera ces données expérimentales nouvelles, et la place dominante qu’y joue la mitochondrie et sa régulation, à la fois génétique et métabolique. On montrera la nécessité, pour intégrer ces connaissances sur le plan théorique, de travailler maintenant avec des modèles hybrides (différentiels pour la partie énergétique métabolique et discrets pour les parties électrique et génétique), pour lesquels les mathématiciens commencent à avoir des résultats théoriques intéressants, notamment sur l’existence d’attracteurs complexes de leur dynamique, en particulier sur la dépendance de ces attracteurs vis-à-vis des horloges des mécanismes de contrôle et de la gestion des potentiels non-linéaires qu’ils impliquent.

par Jacques Demongeot , médecin et mathématicien, ancien Directeur du Pôle Santé Publique au CHU de Grenoble