Des biologistes de l'Université de Bayreuth ont découvert une forme de régénération particulièrement rapide dans les neurones blessés et leur fonction dans le système nerveux central du poisson zèbre. Ils étudient les cellules de Mauthner, qui sont les seules responsables du comportement d'échappement du poisson, et précédemment considérées comme incapables de régénération. Cependant, leur capacité à se régénérer dépend essentiellement de l'emplacement de la blessure. Dans les systèmes nerveux centraux d'autres espèces animales, une telle régénération complète des neurones n'a pas encore été prouvée hors de tout doute. Les scientifiques rapportent leurs découvertes dans la revue Biologie des communications.
Les cellules de Mauthner sont les plus grosses cellules trouvées dans le cerveau des animaux. Ils font partie du système nerveux central de la plupart des espèces de poissons et d'amphibiens et déclenchent des réponses d'échappement vitales à l'approche des prédateurs. La transmission des signaux des cellules Mauthner à leurs motoneurones n'est garantie que si une certaine partie de ces cellules, l'axone, est intacte. L'axone est une structure allongée qui borde le corps cellulaire avec son noyau cellulaire à l'une de ses deux extrémités. Si la blessure de l'axone se produit près du corps cellulaire, la cellule Mauthner meurt. Si l'axone est endommagé à son extrémité opposée, les fonctions perdues ne sont pas restaurées du tout ou seulement lentement et dans une mesure limitée. Cependant, la cellule Mauthner réagit à une blessure au milieu de l'axone avec une régénération rapide et complète. En effet, dans la semaine qui suit la blessure, l'axone et sa fonction sont entièrement rétablis, et le poisson peut à nouveau s'échapper des prédateurs qui s'approchent.
Une telle régénération rapide d'un neurone n'a jamais été observée nulle part dans le système nerveux central d'autres espèces animales jusqu'à présent. Ici, les processus de régénération s'étendent généralement sur plusieurs semaines ou mois. «
Dr Alexander Hecker, premier auteur de la nouvelle étude et membre du Département de physiologie animale
Cette découverte réfute clairement l'opinion largement acceptée dans la communauté scientifique selon laquelle les cellules Mauthner sont incapables de se régénérer.
Cependant, l'observation que la réponse d'échappement du poisson zèbre était complètement intacte si peu de temps après la régénération n'a pas nécessairement prouvé la capacité de régénération fonctionnelle de la cellule de Mauthner. Il pourrait être possible que d'autres neurones chez le poisson zèbre soient capables d'induire ce comportement d'échappement salvateur et ainsi prendre en charge la fonction perdue des cellules Mauthner. Cependant, précisément cette possibilité a été écartée par les résultats publiés par les biologistes de Bayreuth dirigés par le professeur Stefan Schuster au PNAS en janvier 2020. Ils ont pu montrer pour la première fois que seules les cellules Mauthner contrôlent le comportement d'évasion. de poisson zèbre. Si l'axone est détruit de manière irréversible, il n'y a pas d'autres cellules dans le poisson qui sont capables de compenser la perte.
«Les cellules de Mauthner nous offrent désormais la possibilité d'étudier les réponses très différentes aux blessures de cellules individuelles au sein d'un même système nerveux: absence ou processus de régénération insuffisants d'une part, et régénération robuste et complète de l'autre. Étonnamment, les blessures à l'axone, qui a conduit à de telles réponses contradictoires, n'étaient pas très éloignés les uns des autres. L'élucidation des causes est un domaine de recherche passionnant, qui comprend également l'identification des gènes qui sont actifs dans la régénération des neurones. les raisons pour lesquelles les processus de régénération dans les cellules Mauthner ne se produisent pas, nous pourrions également être en mesure de mieux comprendre les mécanismes qui empêchent la régénération des neurones chez l'homme « , a déclaré Hecker.
La source:
Référence de la revue:
Hecker, A., et al. (2020) Cartographie haute résolution de la récupération fonctionnelle dépendante du site de la blessure dans un seul axone chez le poisson zèbre. Biologie des communications. doi.org/10.1038/s42003-020-1034-x.
