miR-29 est un régulateur dépendant de l'âge de la plasticité développementale dans le cortex visuel

Revue par Emily Henderson, B.Sc.9 octobre 2020

Le développement postnatal du cerveau après la naissance est caractérisé par des fenêtres temporaires, spécifiques à la fonction, de haute plasticité (périodes critiques ou sensibles).

Au cours de ces phases, certaines zones du cerveau se développent davantage grâce à plusieurs processus de maturation et de différenciation, où les connexions neuronales créent et augmentent rapidement la plasticité du cerveau. L'acquisition du langage naturel chez les nourrissons est l'exemple le plus connu d'une phase aussi sensible.

La plasticité neuronale donne à notre cerveau la capacité de s'adapter aux nouvelles demandes tout au long de notre vie. Cependant, cela est souvent limité dans le cerveau adulte, de sorte que les processus d'apprentissage sont plus laborieux.

Pour identifier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui ouvrent et ferment ces phases sensibles en relation avec le vieillissement, les chercheurs de la Scuola Normale Superiore (SNS) de Pise, en Italie, en coopération avec le Leibniz Institute on Aging – Fritz Lipmann Institute (FLI) in Jena, L'Allemagne et d'autres partenaires ont étudié la plasticité du cortex visuel chez la souris.

Plasticité du cortex visuel

«Les réseaux neuronaux du cortex visuel s'adaptent au maximum aux stimuli visuels dans les phases de développement sensibles. Cela nous permet d'identifier des régulateurs importants de la plasticité cérébrale», affirment les principaux auteurs de l'étude publiée dans Rapports EMBO, Prof. Alessandro Cellerino, SNS et chef de groupe associé au FLI à Jena et Prof. Tommaso Pizzorusso, Université de Florence et Institut des neurosciences, CNRC, à Pise.

Un paradigme postule que la plasticité de la dominance oculaire se décompose passivement avec l'âge; cependant, il devient de plus en plus clair que les niveaux de plasticité sont fixés par l'action coordonnée de processus moléculaires dépendant de l'âge et de l'expérience qui favorisent ou suppriment activement la plasticité des circuits.

Les circuits corticaux visuels, qui font partie du système visuel et permettent la vision, présentent une forte plasticité au début de la vie et sont ensuite stabilisés par des freins moléculaires qui limitent l'adaptation excessive des liens au-delà d'une période critique. « 

Alessandro Cellerino, Professeur, SNS et chef de groupe associé, FLI

Cependant, les mécanismes sous-jacents qui coordonnent l'expression de ces facteurs lors du passage du développement à l'âge adulte restent inconnus.

MiR-29 – Contrôle de la plasticité en fonction de l'âge dans le cortex visuel

Pour identifier les facteurs qui régulent le développement postnatal du cortex visuel, l'équipe de recherche a analysé les ensembles de données miARN / ARN du cortex visuel en développement de souris.

Ils les ont comparés à différents moments: P10, jour 10 après la naissance et immédiatement avant l'ouverture des yeux et le début de la phase sensible, et P28, lorsque le cortex de la souris a atteint sa maturité fonctionnelle.

Leurs résultats ont montré que la famille de microARN miR-29 est un régulateur dépendant de l'âge de la plasticité développementale dans le cortex visuel. «Avec une multiplication par 30, le miR-29a était le miARN le plus fortement régulé à la hausse pendant la phase sensible», a expliqué le professeur Cellerino de FLI / SNS.

La régulation de la famille miR-29 est remarquablement conservée chez les poissons, les souris et les humains. En outre, plus de la moitié des cibles régulées par miR-29 sont régulées à la baisse avec l'âge, y compris les principaux régulateurs de la plasticité cérébrale. Cela indique que miR-29a est un régulateur important des processus de développement en aval.

Remodelage de la plasticité

Une analyse plus approfondie a montré qu'une augmentation prématurée des concentrations de miR-29a chez les jeunes souris bloquait la plasticité de la dominance oculaire juvénile et provoquait l'apparition précoce de moustiquaires périneurales (PPN).

Les PPN sont des structures spécialisées du système nerveux central qui sont responsables de la stabilisation synaptique dans le cerveau adulte. Dans le cerveau en développement comme dans le cerveau adulte, ils jouent un rôle crucial pour briser la plasticité et maintenir les connexions existantes entre les cellules nerveuses.

De plus, les chercheurs ont pu montrer que le blocage de miR-29a chez les animaux adultes a inversé la régulation négative du développement des cibles miR-29a et induit une forme de plasticité oculaire avec une signature physiologique et moléculaire typique de plasticité dans les phases sensibles.

En résumé, les données désormais publiées dans la revue Rapports EMBO indiquent que miR-29a est un régulateur important des ruptures de plasticité qui favorise la stabilisation liée à l'âge des connexions corticales visuelles.

L'observation que miR29a est un remodelage des réseaux neuronaux matures ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques prometteuses pour miR-29a et d'autres membres de la famille miR-29 pour la promotion de la plasticité cérébrale pendant le vieillissement et la régénération des lésions cérébrales.