Les microglies associées au segment initial de l’axone régulent l’activité neuronale et la perception visuelle

Des auxiliaires immunitaires qui sculptent ce que nous voyons

Notre capacité à voir et à reconnaître des objets repose sur des signaux électriques ultra-rapides dans le cerveau. Pendant de nombreuses années, la majeure partie du mérite a été attribuée aux neurones, ces cellules « câblées » classiques. Cette étude montre qu’un second type cellulaire, apparenté au système immunitaire et appelé microglie, participe discrètement à l’ajustement de ces signaux à un point de lancement critique sur les neurones. En s’intéressant à la minuscule région où commencent les influx nerveux, les auteurs montrent qu’un groupe particulier de microglies peut augmenter l’activité de certains neurones et, ce faisant, influencer la précision avec laquelle les souris distinguent un motif visuel d’un autre.

Des gardiens à la « zone de déclenchement » du nerf

Chaque neurone excitateur possède une courte région près de sa base, le segment initial de l’axone (AIS), où les pointes électriques sont générées en premier. Les chercheurs ont découvert qu’environ un cinquième des microglies du cortex visuel forment des contacts étroits et stables avec ce point précis, en enroulant un prolongement le long d’une grande partie de la longueur de l’AIS. Ces microglies associées à l’AIS présentent des formes et des profils d’activité génique distincts par rapport aux autres microglies, notamment des niveaux plus élevés de molécules d’adhésion et de signalisation qui les aident à s’accrocher à l’AIS. L’une de ces molécules, l’intégrine β1, semble particulièrement importante pour former cette jonction serrée entre le prolongement microglial et le neurone.

Comment les microglies donnent un coup de pouce aux neurones

En utilisant des enregistrements électriques appariés dans des tranches de cerveau, l’équipe a vérifié si ces « microglies AIS » modifiaient réellement la façon dont leurs neurones partenaires tirent des potentiels d’action. Une brève dépolarisation d’une microglie en contact avec l’AIS a rendu le neurone associé capable de générer davantage de décharges pour la même entrée, bien qu’il n’existe pas de synapses entre eux. Cet effet n’apparaissait pas pour des microglies qui ne touchaient que le corps cellulaire du neurone ou ne le touchaient pas du tout, ce qui pointe le contact avec l’AIS comme crucial. Des expériences mécanistiques ont montré que lorsque ces microglies sont dépolarisées, elles libèrent des ions potassium via un canal appelé THIK-1 directement dans le minuscule espace au niveau de l’AIS. Cette légère augmentation locale de potassium provoque une petite dépolarisation de la zone de déclenchement du neurone, abaissant la quantité d’entrée nécessaire pour le faire tirer sans perturber l’équilibre synaptique global.

De l’entrée visuelle aux impulsions microgliales

Pour tester si de tels changements de voltage microglial se produisent naturellement, les chercheurs ont utilisé des capteurs optiques rapides de potentiel pour observer les microglies chez des souris éveillées regardant des motifs visuels défilants. La stimulation visuelle produisait des événements dépolarisants brefs principalement dans les prolongements microgliaux, pas dans leurs corps cellulaires. Ces événements dépendaient des récepteurs muscariniques, qui répondent au neurotransmetteur acétylcholine, et d’un canal ionique appelé NALCN qui laisse entrer du sodium dans la microglie. Après chaque dépolarisation, les microglies utilisaient THIK-1 pour libérer du potassium et retrouver leur état de repos. Le blocage de THIK-1 empêchait cette récupération, confirmant que l’efflux potassique microglial est un mécanisme de réinitialisation intrinsèque mobilisé naturellement lors du traitement sensoriel.

Amplifier un sous-ensemble neuronal petit mais puissant

L’imagerie calcique dans le cortex visuel a révélé que seule une minorité de neurones répondait très fortement aux grilles en mouvement. Ces cellules très réactives étaient souvent celles dont l’AIS était en contact avec une microglie. Lorsque THIK-1 était bloqué ou supprimé spécifiquement dans les microglies, ou lorsque la dépolarisation microgliale était supprimée optiquement, les signaux calciques des neurones associés à l’AIS chutaient nettement, tandis que les neurones voisins sans contact AIS restaient en grande partie inchangés. Perturber le lien physique AIS–microglie en supprimant l’intégrine β1 dans les microglies produisait une perte sélective similaire des neurones fortement répondeurs. Dans tous les cas, la synchronisation globale et la connectivité des ensembles neuronaux répondant aux stimuli visuels étaient réduites.

Du contact cellulaire à la perception nette

Enfin, les auteurs ont demandé si ce partenariat microscopique avait une importance comportementale. Les souris ont été entraînées à réaliser une tâche visuelle Go/No-Go, en léchant pour une orientation de grille et en s’abstenant pour une autre. Une fois entraînées, leurs performances ont chuté fortement lorsque THIK-1 était bloqué dans le cortex visuel, lorsque THIK-1 était supprimé des microglies, ou lorsque les contacts AIS–microglie dépendants de l’intégrine β1 étaient brisés. Les souris ont émis davantage de fausses alertes et discriminé les orientations moins précisément, bien que le circuit de base soit intact. Ces résultats suggèrent qu’un petit groupe spécialisé de microglies au niveau de la zone de déclenchement des neurones peut amplifier sélectivement des neurones clés, resserrer la coordination des ensembles et ainsi affiner la perception visuelle. En somme, des cellules d’origine immunitaire à l’AIS agissent comme des réglages fins, utilisant une brève poussée de potassium pour aider le cerveau à décider ce qu’il voit.

Citation: Wang, Y., Wang, Q., Gao, C. et al. The axon initial segment-associated microglia regulate neuronal activity and visual perception. Cell Res 36, 249–271 (2026). https://doi.org/10.1038/s41422-026-01218-8

Mots-clés: microglie, segment initial de l’axone, excitabilité neuronale, cortex visuel, signalisation potassique