Une étude révèle plusieurs lignées de cellules souches contribuant à la production de neurones

Le développement du cortex cérébral dépend en grande partie des cellules souches responsables de la génération des neurones, appelées cellules gliales radiales. Jusqu’à présent, on croyait que ces cellules souches généraient des neurones selon un processus simple, c’est-à-dire une lignée unicellulaire.

Cependant, une étude menée par le laboratoire de neurogenèse et expansion corticale, dirigé par le chercheur Víctor Borrell de l'Institut de neurosciences (IN), un centre commun du Conseil national espagnol de la recherche (CSIC) et de l'Université Miguel Hernández (UMH) d'Elche, a découvert non seulement qu'il existe beaucoup plus de types de cellules gliales radiales qu'on ne le pensait auparavant, mais également qu'il existe au moins trois processus différents de neurogenèse qui se produisent en parallèle dans les mêmes zones cérébrales et au même moment de développement.

Les résultats de ces travaux, publiés dans la revue Avancées scientifiques, révèlent la complexité de la neurogenèse grâce à l'implication de lignées parallèles. “Nous avons découvert qu'il existe plusieurs voies alternatives pour générer des neurones et que toutes les voies fonctionnent en même temps, même si nous avons également vu que le résultat final est toujours un neurone avec des caractéristiques et des fonctions similaires à ce stade de développement”, explique Borrell.

En outre, les chercheurs ont découvert que l’existence de lignées parallèles est liée au repliement du cortex cérébral. “Un aspect fondamental en ce sens est que les 'voies' pour former les neurones fonctionnent en même temps et au même endroit, mais pas en même quantité dans tout le cortex, étant différentes entre le gyrus et le sulcus”, explique le premier auteur de l'article. , Lucía del Valle Antón.

Pour comprendre ce lien, les chercheurs ont étudié la formation de neurones dans des régions qui donneront sans aucun doute un gyrus et un sillon dans le cerveau du furet, tandis qu'en utilisant des bases de données publiques, ils ont également pu l'analyser dans le cerveau de l'homme et de la souris. .

Au cours de l'élaboration de l'étude, à laquelle a également participé le chercheur Juan Antonio Moreno Bravo, qui dirige le laboratoire Développement, câblage et fonction des circuits cérébelleux, les experts ont observé que, bien que les trois lignées fonctionnent dans les zones du gyrus et du sillon. , différents processus prédominent selon le lieu.

“Au début, le cortex est lisse, mais il y a une zone qui va beaucoup croître, et à mesure qu'elle grandit, elle finira par former un gyrus. Pendant ce temps, à côté, d'autres zones grandiront moins et resteront enfoncées, formant un sulcus”, explique Borrell. “La première différence entre un gyrus et un sillon est la quantité de croissance, et cela est lié au nombre de neurones qui naîtront à cet endroit. Par exemple, dans le sulcus, ce que nous trouvons est celui de ces trois “voies”, celui qui génère moins de neurones prédomine, tandis que dans le gyrus, c'est l'inverse qui se produira.

Comprendre l'existence de ces nouveaux types de cellules souches, dotées d'une grande capacité de division, ainsi que les différents mécanismes de génération de neurones en parallèle, permet de comprendre les processus qui conduisent à l'élargissement du cortex cérébral humain par rapport à d'autres espèces. .

Cette recherche a permis aux scientifiques d’explorer, avec des détails sans précédent, les gènes exprimés par les neurones du gyrus et du sillon. Borrell explique : « Nous avons cherché à observer lesquelles de toutes les cellules que nous avons étudiées expriment des gènes connus pour être mutés dans les malformations humaines. Nous avons vérifié que toutes ces cellules n'expriment pas les gènes responsables de ces malformations cérébrales. Nous avons observé qu'ils sont principalement exprimés par le neurones nouveau-nés, plutôt que les progéniteurs.

Dans cette optique, le chercheur souligne que, bien qu'ils aient les mêmes fonctions au niveau global, les neurones qui naissent dans le gyrus expriment des gènes essentiels pour que le cortex humain ait un gyrus. Cela indique que, lorsque les patients présentent des malformations parce que leur cerveau est dépourvu de gyrus, les défauts surviennent spécifiquement dans les neurones du gyrus et non dans ceux du sillon.

Collaboration internationale

Dans cette étude, qui impliquait une collaboration avec des chercheurs de l'Institut de recherche sur les cellules souches de l'ISF (Helmholtz Zentrum) et de l'Institut Max Planck pour l'intelligence biologique, tous deux situés à Munich (Allemagne), les chercheurs ont basé leurs résultats sur le séquençage de cellules individuelles au niveau au niveau transcriptomique, une technique qui permet d'identifier tous les gènes exprimés dans chacune des cellules.

Les scientifiques ont analysé des milliers de cellules à l’aide d’outils informatiques pour déterminer la trajectoire génétique de ces cellules et leurs lignées respectives. Après avoir étudié et validé les données de lignée des trois espèces, ils ont observé que dans le cerveau humain, ces trois lignées parallèles se produisent également, à l’instar de ce qui est observé chez les furets.

Cependant, dans le cas des souris, les analyses menées n’ont observé qu’une seule voie prédominante dans la création des neurones. Des recherches futures seront nécessaires pour déterminer si les souris ont perdu ces lignées du fait de l'évolution ou si au contraire ces « routes » sont toujours présentes mais dans des proportions si faibles qu'elles sont indétectables avec les outils actuels.