Aux stades embryonnaires, les stimuli tactiles activent simultanément les voies neuronales tactiles et visuelles. Peu de temps après la naissance, les deux voies se réorganisent pour permettre un traitement séparé du toucher et de la vision. Les ondes d’activité émises par la rétine autour de la naissance entraînent la séparation du toucher et de la vue, selon une étude de l’Institut des neurosciences UMH-CSIC publiée aujourd’hui dans Science. Cette séparation se produit dans une structure cérébrale appelée le colliculus supérieur qui agit comme un distributeur de circuits ou de voies neuronales. Tout retard dans le développement de cette séparation entraîne une mauvaise organisation des circuits visuels qui se maintient à l’âge adulte.
Une nouvelle étude du laboratoire du Dr Guillermina López-Bendito, publiée aujourd’hui dans Science, montre chez la souris que les circuits du toucher et de la vue ne sont pas indépendants dans l’embryon, mais sont entremêlés. C’est à la naissance que ces circuits se séparent et que les réponses aux stimuli sensoriels deviennent indépendantes.
Dans une étude précédente, le laboratoire de López-Bendito a montré que les stimuli tactiles activent les circuits cérébraux conçus pour traiter ce type d’informations avant la naissance. « Mais nous voulions déterminer s’ils le font de manière indépendante ou s’il y a un chevauchement temporaire avec d’autres sens. Cette nouvelle étude fournit des données fascinantes sur la façon dont les sens sont séparés dans les premiers jours de la vie », explique Guillermina López-Bendito, qui a dirigé la recherche.
Dans ce travail, dirigé par Teresa Guillamón-Vivancos, ils ont montré, pour la première fois, in vivo chez la souris qu’au cours du développement embryonnaire, un stimulus tactile non seulement déclenche la réponse attendue dans le cortex somatosensoriel primaire (l’une des zones du cerveau qui s’occupe du sens du toucher), mais étonnamment donne également lieu à une réponse dans le cortex visuel primaire des deux hémisphères.
« Cette réponse multimodale (c’est-à-dire englobant plus d’un sens) a été observée chez des embryons de souris testés le dernier jour de gestation, mais a disparu avec la naissance. Nous avons ensuite testé si la disparition de cette réponse multimodale pouvait être liée à l’arrivée de signaux provenant de la rétine au cortex cérébral et à d’autres structures cérébrales. Nos données montrent que les circuits somatosensoriels et visuels ne sont pas sécrétés par défaut, mais nécessitent pour cela l’arrivée d’ondes d’activité de la rétine », explique Teresa Guillamón-Vivancos.
SÉPARATION DU CHEMIN
Ce processus fondamental de séparation des circuits sensoriels se produit pendant une fenêtre de temps proche de la naissance, dans une structure cérébrale appelée le colliculus supérieur. Faisant une comparaison ferroviaire, à la naissance les sens se séparent dans le colliculus supérieur, suivant des voies différentes. Le changement de voie est facilité par les ondes d’activité de la rétine, qui agissent comme des voies ferrées qui dirigent les stimuli de chaque modalité sensorielle vers le cortex correspondant, afin que nous puissions les percevoir séparément.
En effet, le blocage de ces ondes rétiniennes prolonge la configuration multimodale (intermixée) des sens après la naissance, ce qui fait que le colliculus supérieur conserve une identité mixte tactile-visuelle et que des défauts dans l’organisation spatiale du système visuel apparaissent.
Ce travail approfondit la compréhension de la fonction des ondes d’activité rétinienne en révélant leur rôle décisif dans l’acquisition de la spécificité des modalités sensorielles, élargissant le rôle classique connu dans le raffinement postnatal des circuits visuels.
Une autre contribution importante de ce travail est la découverte d’une fenêtre temporelle limitée pour la ségrégation des systèmes visuels et somatosensoriels. Ainsi, tout retard dans cette ségrégation conduira à des changements durables dans l’organisation des circuits visuels.
« Nos résultats mettent en évidence la perspective ontogénétique, où le colliculus supérieur exerce un contrôle maître au cours des premières étapes du développement de l’organisme sur la spécification corticale et la configuration des circuits visuels. Par conséquent, nous pensons qu’une compréhension plus approfondie du développement fonctionnel des structures phylogénétiquement anciennes est cruciale pour comprendre comment le cortex cérébral se forme et précise ses zones fonctionnelles », souligne le Dr López-Bendito.
