Le cerveau adulte élague les connexions ramifiées des nouveaux neurones

Le cerveau adulte élague les connexions ramifiées des nouveaux neurones

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

LA JOLLA — Lorsqu'il peaufine son architecture, le cerveau adulte fonctionne comme un sculpteur : il part de plus que nécessaire pour ensuite sculpter l'excédent et obtenir la forme parfaite. C'est la conclusion d'une nouvelle étude qui a suivi en temps réel le développement de cellules dans le cerveau d'une souris adulte.

Les nouvelles cellules cérébrales ont commencé par une période de croissance excessive, produisant une multitude de branches neuronales, avant que le cerveau ne réduise 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 la taille que nous avons constatée », 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 cérébrales se forment avant la naissance, Gage et d'autres chercheurs ont précédemment montré que dans quelques zones spécifiques du cerveau des mammifères, les cellules souches se développent en nouveaux neurones à l'âge adulte. Dans cette nouvelle étude, l'équipe de Gage s'est concentrée sur les cellules du gyrus denté, une zone profonde du cerveau que l'on pense 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 sommes capables d'imager des neurones dentés en croissance chez un animal vivant », explique 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 fortement stimulés – roues, tubes en plastique et dômes –, les nouvelles cellules se développaient rapidement, produisant des dizaines de branches appelées dendrites, qui reçoivent les signaux électriques des neurones environnants. En milieu vide, les nouveaux neurones se développaient légèrement plus lentement et produisaient, en moyenne, un peu moins de dendrites. Cependant, dans les deux cas, les dendrites des nouvelles cellules commençaient à se réduire.

« Ce qui était vraiment surprenant, c'est que les cellules qui initialement croissaient plus vite et devenaient plus grosses ont été élaguées, de sorte qu'elles ont fini par ressembler à toutes les autres cellules », explique Gonçalves. Avec ses collègues, il a ensuite démontré que la modification des voies de signalisation pouvait imiter certains effets de l'environnement complexe : les cellules croissaient plus rapidement initialement, mais leur élagage était également plus précoce.

Alors pourquoi le cerveau dépenserait-il de l'énergie pour développer plus de dendrites que nécessaire ? Les chercheurs soupçonnent que plus un neurone possède de dendrites au départ, plus il a de flexibilité pour tailler précisément les branches appropriées.

« Les résultats suggèrent qu’il existe une pression biologique importante pour maintenir ou conserver l’arbre de dendrites de ces neurones », explique Gage.

Des anomalies des dendrites neuronales ont été associées à de nombreux troubles cérébraux, dont la schizophrénie, la maladie d'Alzheimer, l'épilepsie et l'autisme. Étudier la façon dont le cerveau façonne ces branches, tant pendant le développement embryonnaire qu'à l'âge adulte, pourrait être la clé pour comprendre la santé mentale.

« Cela a également d'importantes répercussions sur la médecine régénérative », explique Gonçalves. « Pourrions-nous remplacer les cellules de cette zone du cerveau par de nouvelles cellules souches ? Leur développement serait-il similaire ? Nous ne le savons pas encore. »

Les autres chercheurs ayant participé à 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.