Des recherches antérieures ont établi l'intestin comme un régulateur majeur des états motivationnels et émotionnels, mais jusqu'à présent, les circuits neuronaux intestin-cerveau pertinents sont restés insaisissables. Le nerf vague, le plus long des nerfs crâniens, contient des fibres motrices et sensorielles et passe par le cou et le thorax jusqu'à l'abdomen. Traditionnellement, les scientifiques croyaient que le nerf médiait exclusivement les fonctions suppressives telles que la plénitude et la nausée; en revanche, hormones circulantes, plutôt que la transmission vagale, ont été pensés pour transmettre des signaux de récompense de l'intestin au cerveau.
"Notre étude révèle, pour la première fois, l'existence d'une population neuronale de « neurones de récompense » au sein des cellules sensorielles de la branche droite du nerf vague, " dit Ivan de Araujo, DPhil, Professeur principal du département de neurosciences de l'école de médecine Icahn du mont Sinaï et auteur principal de l'article. "Nous nous sommes concentrés sur la remise en cause de la vision traditionnelle selon laquelle le nerf vague n'est pas lié à la motivation et au plaisir et nous avons découvert que la stimulation du nerf, en particulier sa branche intestinale supérieure, est suffisant pour exciter fortement les neurones de récompense situés au plus profond du cerveau."
Les branches du nerf vague sont étroitement entremêlées, rendant extrêmement difficile la manipulation de chaque organe séparément. Pour relever ce défi, l'équipe de recherche a utilisé une combinaison d'outils moléculaires à diffusion virale qui leur a permis de cibler exclusivement les neurones sensoriels vagaux connectés à l'estomac et à la partie supérieure de l'intestin.
Spécifiquement, les chercheurs ont combiné différents virus porteurs d'outils moléculaires d'une manière qui leur a permis d'activer optiquement les neurones vagaux connectés à l'intestin tandis que les neurones vagaux menant à d'autres organes sont restés muets. L'approche, une technique de pointe appelée « optogénétique, " permet aux enquêteurs d'utiliser la lumière pour manipuler l'activité d'un ensemble prédéfini de neurones.
L'étude a révélé que les neurones de récompense nouvellement identifiés du nerf vague droit fonctionnent sous les mêmes contraintes attribuées aux neurones de récompense du système nerveux central, ce qui signifie qu'ils relient les cellules sensorielles périphériques aux populations précédemment cartographiées de neurones de récompense dans le cerveau. Étonnamment, les neurones du vague gauche étaient associés à la satiété, mais pas avec récompense. Les études anatomiques de l'équipe de recherche ont également révélé, pour la première fois, que les branches vagales droite et gauche montent asymétriquement dans le système nerveux central.
"Nous avons été surpris d'apprendre que seule la branche vagale droite contacte finalement les neurones de récompense contenant de la dopamine dans le tronc cérébral, " a expliqué Wenfei Han, MARYLAND, Doctorat, Professeur adjoint de neurosciences à l'école de médecine Icahn du mont Sinaï et auteur principal de l'étude. La dopamine est un transmetteur neuronal connu pour être essentiel à la récompense et à la motivation.
La découverte de neurones vagaux gastro-intestinaux droits en tant que transporteurs de signaux de récompense vers le cerveau ouvre des opportunités pour de nouvelles, des cibles de stimulation plus spécifiques pouvant augmenter l'efficacité de la thérapie de stimulation du nerf vague, un traitement qui consiste à délivrer des impulsions électriques au nerf vague, pour les patients souffrant de troubles émotionnels et alimentaires.