Après plus de sept années de recherche, des chercheurs de l’Université de Séville-IBiS (Institut de biomédecine de Séville) ont identifié un nouveau type de cellule clé jouant un rôle essentiel dans les processus de développement de la mémoire et de l’apprentissage. Cette avancée a été publiée dans la prestigieuse revue Nature Neuroscience.
La recherche, dirigée conjointement par l’Université de Séville-IBiS et le Karolinska Institutet, aide à comprendre comment mûrissent les systèmes neuronaux ayant des fonctions décisives pour le comportement humain. L’étude approfondie met en évidence le rôle des microglies, un groupe de cellules qui a fait l’objet de nombreuses informations ces dernières années en raison de son implication dans diverses pathologies cérébrales comme la maladie d’Alzheimer.
Les microglies et leur rôle dans le développement du cerveau
Un groupe de cellules immunitaires présentes dans le système nerveux central (SNC) est appelé microglie. Ces cellules constituent la première ligne de défense du SNC contre les blessures, les infections et autres menaces. Ils jouent également un rôle majeur dans le maintien de l’homéostasie neuronale, l’élimination des déchets et le remodelage des synapses (les connexions entre les neurones).
Les microglies ont toujours été définies comme les macrophages du cerveau et, en tant que telles, appartiennent au système immunitaire inné. Cependant, il s’agit d’une cellule très dynamique et il devient de plus en plus évident que ce groupe joue également un rôle décisif dans des fonctions très importantes du système nerveux central : dans la connectivité cérébrale, dans la régulation de la neurogenèse. [the appearance of new neurons]dans la régulation de l’excitabilité neuronale, etc. ».
José Luis Venero, professeur de biochimie et de biologie moléculaire à l’université de Séville et chercheur principal du groupe sur le vieillissement neuronal à l’IBiS
Au cours du développement du système nerveux central, aux premiers stades embryonnaires et postnatals, de nombreux systèmes neuronaux sont connectés. C’est ce qui constitue le CNS. Les microglies jouent un rôle clé dans ce processus. Les altérations potentielles au cours de ces phases sont liées à des maladies neurodéveloppementales telles que les troubles du spectre autistique, les troubles bipolaires et divers problèmes cognitifs.
À la découverte des microglies ARG1+
Dans cette étude, l’équipe de recherche internationale dirigée par l’Institut de médecine environnementale de l’Université Karolinska en Suède et de l’Université de Séville en Espagne a décrit comment un sous-ensemble particulier de microglies exprime l’enzyme Arginase-1. Pour cette raison, le groupe de cellules a été nommé microglie ARG1+. Selon l’étude, il contribue à l’établissement du système cholinergique neuronal, impliqué dans de nombreuses fonctions importantes du cerveau, au début du développement postnatal des souris.
En utilisant l’imagerie du cerveau entier de ces animaux, il a été constaté que les microglies ARG1+ se trouvent dans des régions spécifiques du cerveau en développement, principalement dans le cerveau antérieur basal et le striatum ventral, où les corps neuronaux cholinergiques se trouvent en grand nombre. La sous-classe microgliale ARG1+ coexiste avec la microglie homéostatique connue (ARG1 -) dans ces régions cérébrales, ce qui indique qu’elles doivent avoir des propriétés intrinsèques. L’analyse de séquençage de leur génome a montré que les microglies ARG1+ présentent un profil d’expression génique distinct par rapport aux microglies qui n’expriment pas ARG1.
« Notre étude a identifié une sous-population spécifique de microglies dans la maturation du système cholinergique », a déclaré le professeur Venero.
« Elle est fortement affectée lorsqu’on souffre de la maladie d’Alzheimer. En fait, la plupart des gènes à risque nouvellement identifiés pour la maladie d’Alzheimer sont très précisément associés aux microglies. » Comme le souligne le professeur, cette relation pourrait révéler une corrélation entre les microglies ARG1+ et l’apparition de maladies comme la maladie d’Alzheimer.
« Il reste à voir si la population microgliale identifiée dans notre étude a un lien direct avec cette maladie », explique Venero. « Cependant, il est important de noter que la maladie d’Alzheimer a une incidence plus élevée chez les femmes. Fait intéressant, notre étude montre que l’élimination sélective du gène qui caractérise cette sous-population [identified as arginase-1] dans les microglies produit des déficiences dans les processus de mémoire à long terme, en particulier chez les souris femelles », a expliqué Rocío Ruiz, membre de l’équipe de recherche et maître de conférences au Département de biochimie et biologie moléculaire de l’Université de Séville.
L’étude offre une meilleure compréhension du développement cérébral et de la contribution de la diversité microgliale à ce processus, et pourrait également fournir de nouveaux indices sur la manière de gérer les troubles neurodéveloppementaux ou neurodégénératifs ayant une composante cognitive. « Il faut tenir compte du fait que notre étude fournit des informations très pertinentes pour comprendre comment mûrissent les systèmes neuronaux ayant des fonctions décisives dans notre comportement », a déclaré l’expert.
De la découverte accidentelle à la future lutte contre la maladie d’Alzheimer
Cette recherche est le fruit de sept années de travail et représente, selon les mots du chercheur, « un énorme effort collectif auquel ont participé différents groupes nationaux et internationaux ».
L’étude a été codirigée par le Dr Bertrand Joseph, de l’Institut Karolinska en Suède, et le Dr José Luis Venero, de l’Institut de biomédecine de Séville (IBiS), avec la collaboration nationale de deux groupes de l’Université Pablo de Olavide. (UPO) dirigé par le Dr José ángel Armengol et le Dr Antonio Rodríguez-Moreno.
« Le plus grand défi a été d’identifier et de caractériser la fonction d’une nouvelle sous-population microgliale », explique encore le professeur Venero. « L’identification initiale de cette sous-population a été complètement fortuite. Un post-doctorant du groupe de Bertrand Joseph, Vassilis Stratoulias, a entrepris de tester une batterie d’anticorps sur des tissus cérébraux de jeunes souris, trouvant un marquage sélectif dans les zones associées aux tissus cholinergiques. puis, travailler ensemble pour tenter de caractériser sa fonction a abouti à la suppression sélective [elimination] du gène ARG1 dans les cellules microgliales.
Des recherches plus poussées, combinant des techniques de transcriptomique, de biologie cellulaire et moléculaire, comportementales, de microscopie électronique et d’électrophysiologie au cours des sept dernières années, ont conduit le groupe à identifier et à comprendre comment la population microgliale ARG1+ est impliquée dans la maturation et l’établissement de la mémoire et de l’apprentissage à long terme. processus.
« Notre étude renforce l’opinion commune selon laquelle il existe différentes sous-populations microgliales avec des fonctions distinctes au sein du SNC. L’hétérogénéité microgliale est particulièrement pertinente au cours des étapes de développement du cerveau. Une fonction microgliale incorrecte peut être le déclencheur dans l’étiopathologie de maladies neurodéveloppementales majeures ou même neurodégénératives, » comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Parkinson. Cette recherche contribue à ouvrir de nouvelles voies pour mieux comprendre comment elles surviennent et comment nous pouvons les combattre », affirment les experts. Cette recherche contribue à ouvrir de nouvelles voies qui nous permettront de mieux comprendre comment ils se produisent et comment les combattre », affirment les experts.
