De nouvelles recherches montrent que le cerveau adulte peut générer de nouveaux neurones qui s'intègrent dans des circuits moteurs clés. Les résultats démontrent que la stimulation des processus cérébraux naturels peut aider à réparer les réseaux de neurones endommagés dans les maladies de Huntington et d'autres.
« Nos recherches montrent que nous pouvons encourager les propres cellules du cerveau à développer de nouveaux neurones qui se joignent naturellement aux circuits contrôlant le mouvement », a déclaré Abdellatif Benraiss, PhD, auteur principal de l'étude, qui apparaît dans la revue Rapports cellulaires. « Cette découverte offre une nouvelle façon potentielle de restaurer la fonction cérébrale et de ralentir la progression de ces maladies. » Benraiss est professeur agrégé de recherche dans le laboratoire du Centre médical de Rochester (URMC) de l'Université de Rochester (URMC) de Steve Goldman, MD, PhD, au Center for Translational Neuromédecine.
La régénération des neurones dans le cerveau adulte est-elle possible?
On croyait depuis longtemps que le cerveau adulte ne pouvait pas générer de nouveaux neurones. Cependant, il est maintenant entendu que les niches dans le cerveau contiennent des réservoirs de cellules progénitrices capables de produire de nouveaux neurones. Bien que ces cellules produisent activement des neurones au début du développement, elles passent à la production de cellules de soutien appelées glia peu de temps après la naissance. L'une des zones du cerveau où ces cellules se rassemblent est la zone ventriculaire, qui est adjacente au striatum, une région du cerveau dévastée par la maladie de Huntington.
L'idée que le cerveau adulte conserve la capacité de produire de nouveaux neurones, appelée neurogenèse adulte, a été décrite pour la première fois par Goldman et d'autres dans les années 1980 tout en étudiant la neuroplasticité chez les canaris. Les oiseaux chanteurs, comme les canaris, sont uniques dans le règne animal dans leur capacité à poser de nouveaux neurones en apprenant de nouvelles chansons. Les recherches sur les oiseaux chanteurs ont identifié les protéines, dont l'une était le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) – que les cellules progénitrices directes se différencient et produisent des neurones.
Des recherches supplémentaires sur le laboratoire de Goldman ont montré que de nouveaux neurones ont été générés lorsque le BDNF et une autre protéine, Noggin, ont été délivrés aux cellules progénitrices dans le cerveau des souris. Ces cellules ont ensuite migré vers une région de contrôle moteur à proximité du cerveau – le striatum – où ils se sont développés en cellules connues sous le nom de neurones épineux moyens, les principales cellules perdues dans la maladie de Huntington. Benraiss et Goldman ont également démontré que les mêmes agents pouvaient induire une nouvelle formation de neurones épineux moyens chez les primates.
Reconstruire et reconnecter les réseaux cérébraux
La mesure dans laquelle les neurones épineux moyens nouvellement générés s'intègrent dans les réseaux du cerveau sont restés clairs. La nouvelle recherche, menée dans un modèle de souris de la maladie de Huntington, démontre que les neurones nouvellement générés se connectent avec les réseaux complexes dans le cerveau responsables du contrôle moteur, remplaçant la fonction des neurones perdus chez Huntington.
Les chercheurs ont utilisé une méthode de marquage génétique pour marquer de nouvelles cellules lors de leur création, ce qui leur a permis de les suivre au fil du temps lorsqu'ils ont développé de nouvelles connexions. « Dans cet article, nous avons utilisé une combinaison d'électrophysiologie, d'optogénétique et de comportement de souris pour montrer que ces cellules sont non seulement produites dans le cerveau adulte, mais restaurent fonctionnellement des circuits motrices chez les souris saines et dans le contexte de la maladie de Huntington », a déclaré Jose Cano, PhD, un associé postdoctoral dans le laboratoire de Goldman et l'auteur de l'étude.
Ces technologies ont permis aux chercheurs de cartographier les liens entre les nouveaux neurones, leurs voisins et d'autres régions cérébrales. Utilisant des techniques d'optogénétique, les chercheurs ont allumé et éteint les nouvelles cellules, confirmant leur intégration en réseaux cérébraux plus larges importants pour le contrôle moteur.
Un nouveau chemin pour les thérapies par la maladie de Huntington
L'étude indique qu'un traitement possible pour la maladie de Huntington serait d'encourager le cerveau à remplacer les cellules perdues par de nouvelles fonctionnaires et à restaurer les voies de communication du cerveau. « Dans la persistance de ces cellules progénitrices dans le cerveau des primates adultes, ces résultats suggèrent le potentiel de cette approche régénérative en tant que stratégie de traitement dans les troubles de Huntington et d'autres caractérisés par la perte de neurones dans le striatum », a déclaré Benraiss.
Les auteurs suggèrent que cette approche pourrait également être combinée avec d'autres thérapies de remplacement des cellules. La recherche dans le laboratoire de Goldman a montré que les cellules gliales appelées astrocytes jouent également un rôle important dans la maladie de Huntington. Ces cellules ne fonctionnent pas correctement dans la maladie et contribuent à l'altération de la fonction neuronale. Les chercheurs ont découvert que le remplacement des cellules gliales malades par des cellules saines peut ralentir la progression de la maladie dans un modèle de souris de Huntington. Ces thérapies de remplacement glial sont actuellement en développement préclinique.
Les co-auteurs supplémentaires incluent Cathryn Mangiamele et Maiken Nedergaard avec URMC. Goldman et Nedergaard ont également des nominations avec l'Université de Copenhague. La recherche a été soutenue par le financement de CNS2, Inc., du Huntington Disease Golf Classic et de la Hereditary Disease Foundation.
