La première analyse de la façon dont les protéines synaptiques changent au cours du développement précoce révèle des différences entre les souris et les ouistitis, mais également ce qui est différent chez les individus atteints de troubles du spectre autistique. Les découvertes de l’Université de Kobe offrent un premier aperçu du mécanisme à l’origine du développement synaptique et ouvrent la voie à la recherche de traitements possibles.
Étant donné que les synapses sont les connexions entre nos cellules cérébrales, on pourrait penser qu’en avoir le plus grand nombre possible est une bonne chose. Cependant, le cerveau des primates fait quelque chose d'inattendu : après la petite enfance, les connexions entre les cellules cérébrales commencent à diminuer selon un processus appelé « élagage synaptique ». Étonnamment, nous savons très peu de choses sur le mécanisme moléculaire à l’origine de la modification des synapses à mesure que le cerveau mûrit, ce qui constitue également un obstacle au développement de remèdes aux troubles neuropsychologiques tels que les troubles du spectre autistique.
Les développements récents dans la capacité d'analyser des assemblages de protéines complexes et la disponibilité récente de ouistitis comme organismes modèles de primates non humains pour les études sur le cerveau ont permis au neuroscientifique de l'Université de Kobe, TAKUMI Toru, de combler ce manque de connaissances. Il explique : « La collaboration avec des experts en protéomique et en cerveau de primates non humains a été un facteur essentiel pour permettre cette étude. En outre, nous avons établi un pipeline analytique pour comparer plusieurs ensembles de données biologiques à l'aide des derniers outils statistiques et bioinformatiques, qui ont été un autre élément crucial. Avec cela, ils ont concentré leurs études sur l'analyse d'une agglomération de protéines trouvée du côté des synapses recevant le signal, appelée « densité post-synaptique », car il est devenu clair dans des études précédentes que ses constituants sont essentiels au développement de petites saillies en forme de champignon sur les cellules réceptrices de signaux où se forment les synapses.
Leurs résultats, publiés dans la revue Communications naturelles, constituent le premier aperçu scientifique de ce qui se passe au niveau des protéines dans les synapses au cours du développement du cerveau au cours des premières semaines, mois et années après la naissance. L’équipe de recherche dirigée par l’Université de Kobe a identifié un groupe de protéines qui sont produites davantage et d’autres qui le sont moins avec le temps et a pu confirmer que cela est dû à des changements dans la régulation des gènes. Ils ont également constaté que le moment de cette régulation est différent chez les souris et les ouistitis : ce qui se passe chez les souris deux semaines après la naissance se produit avant ou autour de la naissance chez les ouistitis. De plus, les ouistitis subissent une deuxième phase de modifications protéiques que les souris n'ont pas. « Cela peut être lié aux différences évolutives entre les cerveaux des rongeurs et des primates », commente KAIZUKA Takeshi, le premier auteur de l'article, également en ce qui concerne le processus d'élagage synaptique.
L'intérêt de Takumi ne s'arrête pas là. Sachant que le développement des troubles du spectre autistique est lié aux immaturités développementales des synapses, ils ont étudié ce que cela signifie au niveau des protéines que son groupe avait identifiées comme étant liées au développement des synapses. En effet, ils ont découvert que les gènes exprimés différemment chez les patients autistes figuraient également en bonne place dans leurs données. « Ces données suggèrent que la densité post-synaptique chez les patients atteints de troubles du spectre autistique est relativement similaire à celle de la période prénatale ou néonatale par rapport aux sujets sains, » écrivent les chercheurs dans l'étude. Pouvoir ainsi construire des hypothèses sur le mécanisme moléculaire à l'origine de l'apparition de la maladie pourrait ouvrir la voie au développement de traitements.
Takumi résume les implications de cette étude. « Le développement des synapses est un enjeu crucial à considérer dans la maturation du cerveau. Ses anomalies sont liées à des troubles neuropsychiatriques, notamment les troubles du spectre autistique et la schizophrénie. Les ensembles de données protéomiques que nous avons fournis sont importants pour considérer les mécanismes moléculaires du développement des synapses et la différence entre les rongeurs et les primates.« .