La rétropropagation neurale est le nom donné au phénomène d’une impulsion se déplaçant vers l’arrière à travers un circuit neuronal. Alors que les potentiels d’action voyagent généralement de la cellule – en commençant spécifiquement au point de la butte axonale – le long de l’axone jusqu’aux boutons terminaux qui forment des synapses avec les cellules réceptrices, un potentiel d’action à rétropropagation recule en fait par la diffusion d’ions entrants, provoquant une tension – canaux ioniques fermés pour ouvrir l’axone au lieu de le descendre. Habituellement, la rétropropagation neurale a une courte portée d’effet, mais elle a le potentiel de traverser un circuit neuronal entier.
Un potentiel d’action dans un neurone est initié au niveau de la butte axonale, qui se situe là où l’axone rencontre le soma d’une cellule neurale. La plupart des neurones ont un seul axone qui peut bifurquer plusieurs fois. Ce neurite est le processus qui envoie des signaux depuis la cellule, tandis que les dendrites, qui sont les autres neurites d’un neurone, sont généralement des processus qui reçoivent des signaux. La rétropropagation neurale est régulée par des canaux ioniques dans l’axone et sur le corps cellulaire.
Un axone fonctionne dans son rôle de conducteur de potentiels d’action de la butte d’axone aux extrémités de l’axone, appelés boutons terminaux, en ouvrant des canaux dans la membrane axonale qui permettent aux ions chargés positivement d’entrer dans la cellule, la dépolarisant et provoquant des canaux voltage-dépendants ouvrir. Les canaux voltage-dépendants permettent à d’autres ions chargés positivement d’entrer dans la cellule, comme le calcium et le potassium. Lorsqu’une cellule perd son potentiel de repos de -70 mV et se dépolarise en raison des charges positives des ions entrants, elle se déclenche et libère des vésicules remplies de neurotransmetteurs à partir de boutons terminaux à l’extrémité d’un axone.
La propagation du signal fonctionne comme les canaux ioniques le long d’un axone provoquent l’ouverture d’autres canaux à proximité, mais cette propagation du signal peut se déplacer dans le sens inverse et, lorsqu’elle le fait, elle est appelée rétropropagation neuronale. Ce processus se produit lorsqu’un potentiel d’action est initié au niveau de la butte axonale et, bien qu’il puisse descendre l’axone comme d’habitude, il conduit également un signal dans la direction opposée, provoquant la dépolarisation du corps cellulaire, y compris les synapses et les segments dendrites proches. Lorsqu’un segment dendritique est dépolarisé, les densités post-synaptiques situées dans cette région répondent différemment aux signaux entrants provenant d’autres neurones. Certaines conséquences possibles de la rétropropagation neuronale incluent des phénomènes tels que l’inhibition dendro-dendritique et une modification du potentiel membranaire, qui peuvent modifier les propriétés de déclenchement cellulaire.
La plasticité synaptique comme la potentialisation à long terme (LTP) et la dépression à long terme (LTD) sont associées à la rétropropagation neurale car un signal à rétropropagation modifie les signaux entrants. Bien que le concept puisse sembler élémentaire, la notion de changement de comportement futur basé sur l’expérience passée est une définition possible de l’apprentissage. D’une certaine manière, on pourrait donc dire que la rétropropagation neurale permet aux cellules individuelles d’apprendre au niveau moléculaire. La rétropropagation neurale est souvent observée dans le néocortex, l’hippocampe et d’autres régions du cerveau souvent associées à la mémoire, à l’apprentissage ou à un degré élevé de plasticité neurale.