Des scientifiques révèlent les instructions cachées qui construisent le cerveau humain
Avant la naissance, le cerveau humain se construit à travers une série complexe de choix cellulaires. Au cœur de ce processus se trouvent les glies radiales, un type particulier de cellule souche qui contribue à créer de nombreuses caractéristiques distinctives du cerveau humain.
Ces cellules produisent un grand nombre de neurones et de cellules de soutien qui composent le cortex cérébral, la région du cerveau impliquée dans la pensée, la mémoire et le langage. Les glies radiales sont également considérées comme des facteurs clés de l’expansion inhabituelle du cortex humain par rapport à d’autres espèces. Bien que la plupart disparaissent avant la naissance, des cellules similaires peuvent réapparaître plus tard dans des cancers du cerveau, pour des raisons que les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement.
Deux nouvelles études publiées dans Cell et Science offrent un aperçu approfondi de la manière dont les glies radiales prennent ces décisions développementales. Les chercheurs ont découvert que ces cellules réagissent à deux types d’informations très différents : la manière dont elles traitent les nutriments et des signaux physiques directs provenant d’autres parties du cerveau en développement. Ensemble, ces résultats fournissent de nouvelles perspectives sur la façon dont le cortex humain produit sa remarquable variété de types cellulaires.
Dans l’étude publiée dans Cell, les chercheurs ont élaboré une carte détaillée du métabolisme dans le cortex humain en développement. Ce projet a été réalisé en collaboration entre le laboratoire de Aparna Bhaduri et celui de Heather Christofk, dirigé par les co-premiers auteurs Jessenya Mil et Jose Soto. Les résultats ont révélé que le métabolisme n’est pas simplement un processus passif soutenant le développement du cerveau ; il peut influencer activement les types de cellules produites.
Les chercheurs ont constaté que les glies radiales dépendent fortement de la voie des pentoses phosphates, un processus métabolique utilisant le glucose pour fabriquer des matériaux nécessaires aux cellules en division rapide. Lorsque la quantité de glucose disponible était réduite ou que cette voie était perturbée, les cellules souches modifiaient leur production, générant davantage de neurones inhibiteurs et d’autres types cellulaires qui apparaissent normalement plus tard dans le développement.
La seconde étude, publiée dans Science, a examiné des signaux provenant du thalamus, une structure profonde du cerveau qui aide à relayer l’information à travers le système nerveux. Les projections neuronales du thalamus atteignent le cortex bien avant que les connexions finales ne soient établies. Cette observation a soulevé la question de la raison pour laquelle ces projections arrivent si tôt.
Les chercheurs ont découvert que les projections thalamiques touchent physiquement les glies radiales pendant le développement, modifiant le comportement des cellules souches et entraînant une production accrue de neurones excitatoires, les principaux neurones de transmission d’informations dans le cortex. Cet effet était particulièrement prononcé pour les neurones de la couche supérieure, qui sont particulièrement développés dans le cerveau humain.
Les études soulignent que les glies radiales ne prennent pas leurs décisions en isolation ; leur comportement est continuellement influencé par des signaux provenant de leur environnement. La technologie des organoïdes cérébraux a également révolutionné l’étude du développement cérébral humain, permettant aux chercheurs de recréer des caractéristiques importantes du développement cérébral en laboratoire.
Ces recherches pourraient encourager les scientifiques à considérer le métabolisme et les connexions cellulaires physiques comme des moteurs actifs du développement plutôt que comme des processus de fond. Comprendre comment ces cellules prennent leurs décisions est une première étape vers la compréhension du développement normal du cerveau et de la vulnérabilité aux maladies.
Source : Cell, Science
