Le cerveau adulte taille les connexions ramifiées de nouveaux neurones

Le cerveau adulte taille les connexions ramifiées de nouveaux neurones

L'étude de Salk est la première à suivre de près le développement de nouveaux neurones dans le cerveau adulte, donnant un aperçu potentiel des troubles neurodéveloppementaux tels que l'autisme et la schizophrénie

LA JOLLA—Lorsqu'il peaufine son architecture, le cerveau adulte travaille comme un sculpteur, en commençant par plus que ce dont il a besoin pour pouvoir tailler l'excédent afin d'obtenir le design parfait. C'est la conclusion d'une nouvelle étude qui a suivi en temps réel les cellules en développement dans le cerveau d'une souris adulte.

Les nouvelles cellules cérébrales ont commencé par une période de prolifération, envoyant une pléthore de branches neuronales, avant que le cerveau ne coupe les connexions. L'observation, décrite le 2 mai 2016 dans Nature Neuroscience, suggère que les nouvelles cellules du cerveau adulte ont plus en commun avec celles du cerveau embryonnaire que les scientifiques ne le pensaient auparavant et pourraient avoir des implications pour la compréhension des maladies, notamment autisme, déficience intellectuelle et schizophrénie.

"Nous avons été surpris par l'ampleur de l'élagage que nous avons vu", explique l'auteur principal Jauge rouillée, professeur au Laboratoire de génétique de Salk et titulaire de la chaire Vi et John Adler pour la recherche sur les maladies neurodégénératives liées à l'âge.

Alors que la plupart des milliards de cellules du cerveau se forment avant la naissance, Gage et d'autres ont précédemment montré que dans quelques zones sélectionnées du cerveau des mammifères, les cellules souches se transforment en nouveaux neurones à l'âge adulte. Dans la nouvelle étude, le groupe de Gage s'est concentré sur les cellules du gyrus denté, une zone profonde du cerveau considérée comme responsable de la formation de nouveaux souvenirs. Les scientifiques ont utilisé une nouvelle technique de microscopie pour observer la formation de nouvelles cellules dans le gyrus denté de souris adultes.

"C'est la première fois que nous avons été en mesure d'imager des neurones dentés en croissance chez un animal vivant", déclare Tiago Gonçalves, chercheur associé au laboratoire Gage et premier auteur du nouvel article.

Gonçalves et Gage ont suivi quotidiennement la croissance des neurones pendant plusieurs semaines. Lorsque les animaux étaient hébergés dans des environnements avec de nombreux stimuli - roues en mouvement, tubes en plastique et dômes - les nouvelles cellules se développaient rapidement, envoyant des dizaines de branches appelées dendrites qui recevaient des signaux électriques des neurones environnants. Lorsqu'ils sont conservés dans des logements vides, les nouveaux neurones se sont développés légèrement plus lentement et ont émis, en moyenne, quelques dendrites de moins. Mais, dans les deux cas, les dendrites des nouvelles cellules ont commencé à être élaguées.

"Ce qui était vraiment surprenant, c'est que les cellules qui se développaient initialement plus rapidement et devenaient plus grosses étaient élaguées de sorte qu'au final, elles ressemblaient à toutes les autres cellules", explique Gonçalves. Lui et ses collègues ont ensuite montré que la modification des voies de signalisation pouvait imiter certains des effets de l'environnement complexe - les cellules se développaient davantage au départ, mais se retiraient également plus tôt.

Alors pourquoi le cerveau dépenserait-il de l'énergie à développer plus de dendrites que nécessaire ? Les chercheurs soupçonnent que plus un neurone commence avec de dendrites, plus il a de flexibilité pour élaguer exactement les bonnes branches.

"Les résultats suggèrent qu'il existe une pression biologique importante pour maintenir ou conserver l'arbre dendritique de ces neurones", explique Gage.

Des défauts dans les dendrites des neurones ont été associés à de nombreux troubles cérébraux, notamment la schizophrénie, la maladie d'Alzheimer, l'épilepsie et l'autisme. Tracer la façon dont le cerveau façonne ces branches - à la fois pendant le développement embryonnaire et à l'âge adulte - peut être la clé pour comprendre la santé mentale.

"Cela a également de grandes répercussions sur la médecine régénérative", déclare Gonçalves. « Pourrions-nous remplacer les cellules de cette zone du cerveau par de nouvelles cellules souches et se développeraient-elles de la même manière ? Nous ne savons pas encore.

Les autres chercheurs de l'étude étaient Cooper W. Bloyd, Matthew Shtrahman, Stephen T. Johnston, Simon T. Schafer, Sarah L. Parylak, Tranh Tran et Tina Chang du Salk Institute.

Les travaux et les chercheurs impliqués ont été soutenus par des subventions de La Fondation James S. McDonnell, CIRM, Fondation caritative G. Harold et Leila Y. Mathers, Annette Merle Smith, Fondation JBP, NIH et La Fiducie caritative Leona M. et Harry B. Helmsley.