Les chercheurs ont découvert comment les neurones nouvellement créés dépendent du flux sanguin dans le cerveau adulte pour se déplacer de leur site d'origine à leur emplacement final.
L'étude chez la souris, publiée aujourd'hui dans eLife en tant que version finale du dossier après avoir paru précédemment en tant que prépublication révisée, est décrite par les éditeurs comme fondamentale. Ils affirment que cela fournit des preuves convaincantes que les nouveaux neurones du flux migratoire rostral (RMS) sont étroitement situés le long des vaisseaux sanguins et que leur vitesse de déplacement à travers le cerveau est liée au flux sanguin. L’étude suggère également que la ghréline, « l’hormone de la faim », généralement connue pour stimuler l’appétit, joue un rôle dans la vitesse de migration des neurones.
Les résultats ouvrent la voie à l’exploration de facteurs inconnus impliqués dans la migration cellulaire dépendante du flux sanguin, ce qui pourrait contribuer au développement de nouveaux traitements pour les maladies neurologiques.
Lorsque les neurones sont créés dans le cerveau, ils voyagent – ou migrent – de leur site d’origine vers l’endroit où ils sont nécessaires. Plusieurs neurones et autres types de cellules migrent le long des vaisseaux sanguins, ce qui soulève la possibilité que le flux sanguin influence la migration. Dans cette étude, les chercheurs ont examiné les neurones RMS, qui proviennent de la zone sous-ventriculaire (SVZ) du cerveau et migrent via le flux migratoire rostral jusqu'au bulbe olfactif, une région responsable du traitement des odeurs.
« Il a déjà été démontré que les vaisseaux sanguins agissent comme des « échafaudages » physiques dans les voies migratoires des nouveaux neurones, mais on ignore encore si le flux sanguin affecte directement la migration », explique Takashi Ogino, professeur adjoint au département de neurobiologie développementale et régénérative de la faculté des sciences médicales de l'université de Nagoya, au Japon. Ogino est co-premier auteur de l'étude aux côtés d'Akari Saito, étudiant diplômé du même département.
Des études antérieures ont révélé que les neurones dérivés du SVZ migrent le long des vaisseaux sanguins dans le RMS et la couche de cellules granulaires (GCL), mais les interactions entre les neurones et les vaisseaux tout au long de la route de migration sont moins claires. Ainsi, Ogino, Saito et leurs collègues ont commencé par étudier la migration neuronale guidée par les vaisseaux sanguins dans le RMS et le bulbe olfactif en utilisant l'imagerie 3D chez des souris adultes âgées de 6 à 12 semaines. Cela leur a permis d’analyser la relation spatiale entre les nouveaux neurones et les vaisseaux sanguins.
Ces expériences ont confirmé que les neurones nouveau-nés du RMS, du GCL et d’autres régions utilisent fréquemment les vaisseaux sanguins comme échafaudages de migration. De plus, nous avons observé des relations spatiales étroites entre les neurones et les vaisseaux sanguins, indiquant que les neurones migrent le long des vaisseaux sur tout le trajet et que leur mouvement peut être influencé par le flux sanguin.
Takashi Ogino, professeur adjoint, Département de neurobiologie développementale et régénérative, École supérieure des sciences médicales de l'Université de la ville de Nagoya, Japon
Pour approfondir cela, l’équipe a enregistré le flux de nouveaux neurones et globules rouges à l’aide de la microscopie à balayage laser à deux photons. Ils ont constaté que la vitesse de migration maximale était significativement plus élevée pour les neurones migrant le long des vaisseaux à haut débit que pour ceux des vaisseaux à faible débit, ce qui suggère que la migration est favorisée dans les régions à flux sanguin abondant.
Dans d’autres études, l’équipe s’est concentrée sur l’hormone ghréline, qui peut être délivrée de la circulation sanguine au bulbe olfactif et à d’autres zones du cerveau à travers les parois vasculaires. Ils ont appliqué de la ghréline marquée par fluorescence dans la circulation sanguine de souris et ont constaté qu’elle s’accumulait dans les cellules endothéliales vasculaires – les cellules qui forment la paroi des vaisseaux sanguins – et dans le tissu parenchymateux du RMS et du bulbe olfactif. Cela indique que la ghréline dérivée du sang traverse la paroi vasculaire jusque dans le tissu fonctionnel du cerveau (parenchyme cérébral) et est délivrée à de nouveaux neurones. Ils ont également remarqué que la signalisation de la ghréline favorisait la translocation somique – le processus par lequel le corps cellulaire (soma) s’étend pour amener le neurone à son emplacement final – en activant la contraction du cytosquelette d’actine à l’arrière du soma cellulaire.
L’équipe a ensuite examiné si la restriction calorique, qui augmenterait les taux de ghréline dans le sang, affectait la migration neuronale. Ils ont limité l’apport calorique des souris et ont découvert que cela favorisait la migration des neurones du bulbe olfactif.
« Ensemble, ces expériences suggèrent que le flux sanguin favorise la migration des neurones du bulbe olfactif pendant la faim grâce à la signalisation de la ghréline, ce qui augmente à son tour le nombre de neurones matures dans le bulbe olfactif », explique le co-premier auteur Akari Saito. « Cela pourrait être un mécanisme clé qui améliore la fonction olfactive permettant de détecter les aliments en cas de faim. »
Les auteurs ajoutent que la migration neuronale peut être influencée par le flux sanguin dans des conditions pathologiques, ainsi que par les conditions utilisées dans leur étude.
« Il est possible que le sang contienne des facteurs autres que la ghréline qui sont bénéfiques à la migration neuronale », explique l'auteur principal Kazunobu Sawamoto, professeur au département de neurobiologie développementale et régénérative de la faculté des sciences médicales de l'université de Nagoya. « Des études supplémentaires sont donc nécessaires pour identifier ces facteurs ainsi que d'autres dans le mécanisme de migration cellulaire dépendante du flux sanguin. Cela pourrait conduire au développement de nouvelles thérapies basées sur le flux sanguin pour les affections neurologiques telles que les accidents vasculaires cérébraux et la démence vasculaire. »
