Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'UC San Diego révèle des neurones inhibiteurs uniques dans le cerveau antérieur humain, offrant des informations susceptibles d'améliorer les modèles de fonctions cérébrales et de maladies, et montrant que certains neurones partagent des lignées communes, une découverte ayant des implications significatives pour la compréhension des maladies cérébrales.
Des chercheurs dévoilent de nouvelles connaissances sur le développement du cerveau antérieur humain
Une équipe de scientifiques de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego a mené une étude qui permet de mieux comprendre le développement du cerveau antérieur humain.
L'étude, dirigée par Changuk Chung, Ph.D., et Xiaoxu Yang, Ph.D., tous deux du laboratoire de Joseph G. Gleeson, MD, département de neurosciences de l'École de médecine et du Rady Children's Institute for Genomic Medicine , permettent de mieux comprendre comment le cerveau humain se développe au niveau cellulaire.
L'étude présente également des preuves de l'existence d'une source de neurones inhibiteurs (dInN) dans le cerveau humain qui diffère des origines dans d'autres espèces comme les souris, un animal de laboratoire couramment utilisé dans les études sur le cerveau. Le groupe a présenté ses conclusions dans un article récemment publié dans la revue Nature.
Fonctionnalité et importance du cerveau antérieur
Le cerveau antérieur, ou cortex cérébral, est la plus grande partie du cerveau, importante pour un large éventail de fonctions, allant de la pensée cognitive à la vision, en passant par l'attention et la mémoire. Les neurones sont des cellules qui servent de circuits individuels au cerveau. Les neurones inhibiteurs fonctionnent généralement comme une sorte d’interrupteur neuronal « d’arrêt », par opposition à l’interrupteur « d’activation » des neurones excitateurs.
« Les humains ont un cortex très grand et ridé qui supporte probablement des fonctions cognitives plus élevées que celles d'autres espèces, comme les rongeurs », a expliqué Gleeson.
Un trio de chercheurs (de gauche à droite) Xiaoxu Yang, Changuk Chung et Joseph G. Gleeson ont mené une étude qui a fait progresser la compréhension de la structure du cerveau humain au niveau cellulaire. Tous les trois sont associés au département de neurosciences de l'École de médecine de San Diego de l'Université de Californie et au Rady Children's Institute for Genomic Medicine. Crédit : Sciences de la santé de l’UC San Diego
Il a déclaré que les neurones inhibiteurs chez la souris trouvent leur origine au plus profond du cerveau en développement. L’étude actuelle met ce modèle à l’épreuve en évaluant la lignée cellulaire. Ils ont découvert l’existence de dInN, absents chez la souris. Il a déclaré que la découverte de preuves de ce type spécifique de neurone chez l’homme ouvre la porte à une meilleure compréhension de la particularité du cerveau humain.
« Nous espérons que les dInN prendront en charge de nouveaux modèles plus précis du cerveau humain », a déclaré Gleeson. « Ce modèle cérébral mis à jour pourrait aider à expliquer les origines de certaines maladies comme l'épilepsie, la schizophrénie ou l'autisme. »
Lignée cellulaire et structure cérébrale
Le groupe était particulièrement intéressé à suivre la trace de la lignée des variantes mosaïques de cellules cérébrales. « Si deux cellules partagent la même cellule mère, nous disons qu'elles ont la même lignée », a déclaré Chung.
« Si deux cellules individuelles ont une même variante de mosaïque, elles sont nées d'une cellule mère commune qui l'a transmise à toutes ses filles », a expliqué Yang. « Ainsi, les variantes de mosaïque dans les cellules fonctionnent comme les noms de famille chez les personnes. »
Les chercheurs ont directement accédé aux cerveaux de deux donneurs neurotypiques décédés de causes naturelles. Ils ont utilisé des variantes de mosaïque pour retracer l’origine de ces cellules, identifier les cellules sœurs nées dans la même région du cerveau et déterminer dans quelle mesure chaque « nom de famille » s’est répandu dans le cerveau.
Ils ont révélé que certains neurones inhibiteurs et excitateurs portent essentiellement le même nom de famille, ce qui, selon Chung, signifie que les deux types de neurones partagent une lignée. Les deux types se sont probablement ramifiés à un moment tardif du développement cérébral embryonnaire, a-t-il ajouté, notant qu'une telle relation cellulaire n'est pas présente chez d'autres espèces.
« Nous espérons que notre article aidera d'autres chercheurs à générer de meilleurs modèles de maladies neurologiques et à déterminer quels types de maladies cérébrales peuvent résulter d'un développement altéré », a conclu Gleeson.
Ce travail a été soutenu par les subventions U01MH108898, R01MH124890 et R21MH134401 de l’Institut national de la santé mentale (NIMH) ; une subvention de la Fondation Larry L. Hillblom ; une subvention K99HD111686 de l'Institut national de la santé infantile et du développement humain (NICHD) Eunice Kennedy Shriver ; une bourse de jeune chercheur NARSAD 2021 de la Brain & Behaviour Research Foundation ; et l'Institut pour enfants Rady pour la médecine génomique.
