Un précurseur neuronal se divise en deux lignées cellulaires plus tôt que prévu | Science Advances
Nouveau modèle de développement cérébral : deux types de neurones apparaissent en parallèle, et non de manière séquentielle
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Le cortex cérébral regorge de différentes cellules nerveuses qui nous permettent de percevoir, de penser et d’agir. Pourtant, on ne comprend pas encore tout à fait comment ces types de cellules apparaissent au cours du développement du cerveau. Irene Varela-Martínez, chercheuse postdoctorale à l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), retrace leurs origines à la manière d’une détective spécialisée dans l’arbre généalogique des cellules nerveuses. Sa nouvelle étude, désormais publiée dans *Science Advances*, montre que les cellules précurseurs des neurones, contrairement à ce que l’on pensait auparavant, se divisent très tôt en deux lignées indépendantes et donnent ainsi naissance à différents types de neurones.
Neurones de projection dans le cortex cérébral de la souris. Les noyaux cellulaires sont représentés en bleu. Les neurones de projection intra-télencéphaliques (IT-PN) sont représentés en magenta. Les neurones générés au cours de la neurogenèse tardive sont représentés en vert. Les neurones de projection pyramidaux sont mis en évidence en jaune.
© Irene Varela-Martínez/CNB-CSIC
La science se nourrit d’échanges. Que ce soit lors de conférences, de colloques, d’appels Zoom ou de visites dans d’autres instituts de recherche et universités, Irene Varela-Martínez en sait une chose ou deux.
Dans le cadre de sa thèse de doctorat au Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) de Madrid, au sein du laboratoire de Marta Nieto, la neuroscientifique a étudié comment les cellules précurseurs – les cellules souches – du cortex cérébral se développent et comment elles forment différents groupes de cellules nerveuses. Au cours de la collecte de données, elle a également passé quelque temps (grâce à une bourse de court séjour de l’EMBO) à l’Institute of Science and Technology Austria (ISTA), au sein du groupe de Simon Hippenmeyer. Une expérience dont elle garde un excellent souvenir et sur laquelle elle s’appuie désormais en tant que chercheuse postdoctorale à l’ISTA.
Les résultats de ces travaux viennent d’être publiés dans *Science Advances* et montrent que les cellules précurseurs, contrairement à ce que l’on pensait auparavant, se divisent très tôt en deux lignées et donnent ainsi naissance à des types distincts de neurones.
Une partie de la matière grise
« Il est temps de faire travailler la matière grise » ou « un peu de matière à réflexion pour la matière grise » : les expressions invitant à faire travailler son cerveau sont nombreuses. Une grande partie de cette matière grise est constituée par le cortex cérébral, la couche la plus externe de notre cerveau. C’est là que les neurones et les cellules gliales sont densément regroupés, jouant un rôle considérable dans l’attention, la perception, la conscience, la pensée, la mémoire et le langage.
Dans le cortex cérébral, les neurones de projection — des cellules nerveuses qui « projettent », c’est-à-dire envoient, des signaux sur de longues distances vers d’autres régions du cerveau ou vers le système nerveux — peuvent être globalement divisés en deux groupes. Il s’agit notamment des neurones de projection intra-télencéphaliques — ou IT-PN — qui établissent des connexions avec d’autres zones du cortex cérébral, y compris l’hémisphère cérébral opposé. L’autre groupe est constitué des neurones de projection extra-télencéphaliques, ou ET-PN. Ceux-ci envoient leurs prolongements hors du cortex cérébral, par exemple vers la moelle épinière.
Tous ces neurones naissent au cours de la neurogenèse, la phase de développement des cellules nerveuses. Jusqu’à présent, cependant, on ne savait pas exactement comment les cellules souches neurales « décident » quel type de neurone de projection produire.
« Le cortex cérébral se compose de six couches », explique Varela-Martínez. « Au cours du développement cérébral, ces couches se peuplent progressivement de neurones. Selon le modèle “inside-out”, les cellules nerveuses corticales des couches profondes apparaissent en premier, suivies par les neurones qui s’installent dans des couches de plus en plus superficielles. » Cela a conduit les chercheurs à supposer que les cellules souches neurales généraient d’abord des ET-PN, qui ne peuplent que les couches profondes, avant de passer à la production d’IT-PN, qui sont plus nombreuses dans les couches supérieures.
Cependant, les choses ne semblent pas aussi simples. Les premiers résultats de Varela-Martínez et de ses collègues ont montré que, chez la souris, plutôt que de suivre une transition temporelle stricte d’un sous-type neuronal à un autre, la production des ET-PN et des IT-PN se chevauche partiellement. Plus important encore peut-être, chaque sous-type suit sa propre dynamique neurogénique distincte.
Branches neuronales
Forte de ces résultats, la doctorante de l’époque a rejoint le groupe de Hippenmeyer en tant que chercheuse invitée.
« Le groupe possède une grande expertise dans la technique MADM, considérée comme la référence absolue. Cette méthode permet de suivre avec précision la division cellulaire au cours du développement des neurones », explique Varela-Martínez. « Grâce à elle, on peut rendre visibles les cellules filles et, au-delà, reconstituer l’ensemble des lignées cellulaires et des clones cellulaires. »
À l’aide de cette technique, Varela-Martínez s’est attaché à déterminer en quoi les lignées des deux types de cellules, les ET-PN et les IT-PN, diffèrent. Les cellules gliales radiales ont servi de point de départ : il s’agit de cellules précurseurs neuronales à partir desquelles se développent les neurones de projection du cortex cérébral.
Cette analyse des lignées a montré qu’il existe au moins deux branches de développement qui prennent naissance en parallèle à partir de cette cellule précurseur et se séparent l’une de l’autre dès les premiers stades. Une branche donne exclusivement naissance à des IT-PN, tandis que l’autre produit à la fois des ET-PN et des IT-PN. Cette découverte affine la vision traditionnelle selon laquelle les progéniteurs de la glie radiale suivraient un programme de développement unique, produisant d’abord des ET-PN puis des IT-PN.
Il est important de noter que la production de ces deux groupes neuronaux ne suit pas la même dynamique de développement. Alors que les ET-PN sont générées en petits groupes qui s’épuisent rapidement, les lignées d’IT-PN sont constituées de groupes de neurones plus importants, répartis dans toutes les couches corticales. Cela explique pourquoi les ET-PN prédominent au début du développement, tandis que la neurogenèse ultérieure produit presque exclusivement des IT-PN.
Dans l’ensemble, cette étude suggère que le cortex cérébral se construit par un processus de ramification précoce, dans lequel différentes lignées neuronales apparaissent en parallèle dès le tout début.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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