Une étude montre comment les molécules cérébrales fonctionnent conjointement pour créer des merveilles architecturales

Dans une étude publiée dans Cell Reports, des chercheurs de l’Université de Kanazawa identifient des voies dans le cerveau qui permettent aux neurones de s’assembler en unités fonctionnelles ressemblant à de hautes colonnes.

Les cellules cérébrales se regroupent et se développent souvent ensemble, créant des colonnes tridimensionnelles. Bien que ce modèle de neurones en forme de pilier soit établi, le mécanisme exact derrière sa formation reste insaisissable. L’équipe de Makoto Sato à l’Université de Kanazawa a étudié de près ce phénomène. Leurs découvertes récentes expliquent comment les molécules du cerveau travaillent en conjonction pour créer les merveilles architecturales que sont les colonnes.

Les chercheurs basent une grande partie de leurs travaux sur la drosophile (mouche des fruits) en raison des similitudes génétiques de l’organisme avec les humains. Dans cette étude, ils se sont concentrés sur le centre visuel du cerveau de la mouche dans une région connue sous le nom de moelle épinière. Cette région ressemble au cortex cérébral humain – le siège principal du raisonnement. Les colonnes en développement dans la moelle épinière ont été photographiées en temps réel pour constater qu’une protéine connue sous le nom de Fmi était abondante dans les stades de croissance de la mouche et a disparu peu de temps après.

Fmi participe également à un processus connu sous le nom de polarité cellulaire planaire (PCP) qui détermine l’orientation spatiale d’une cellule dans un espace bidimensionnel. Ainsi, il a été prétendu que PCP était également en jeu dans le développement des colonnes. En effet, la désactivation des composants PCP a entraîné une formation de colonne altérée. De plus, un nouveau candidat, Fz2, a travaillé en étroite collaboration avec les composants PCP individuels.

Fz2 est lié à une voie cellulaire appelée signalisation Wnt. Une inspection minutieuse de la moelle épinière a révélé que les principaux régulateurs de la voie Wnt, DWnt4 et DWnt10, étaient opérationnels à proximité. Lorsque DWnt4 et DWnt10 ont également été désactivés, une perturbation de la structure des colonnes dans les régions voisines a suivi. La construction de la colonne était contrôlée par une chaîne complexe d’architectes.

Makoto Sato et ses collègues ont déjà révélé trois types de neurones – R7, R8 et Mi1 – pour constituer les colonnes. Ainsi, ils ont ensuite étudié le rôle de Wnt / PCP dans ces neurones. La désactivation du PCP a entraîné un changement de direction des neurones Mi1 et R8, confirmant que l’orientation était contrôlée par cette voie. D’autre part, lorsque la signalisation Wnt a été désactivée, les neurones Mi1 ont également montré une altération structurelle. Wnt / PCP a donc joué un rôle déterminant dans le développement spatial et structurel approprié des colonnes.

Cette étude révèle la nature entrelacée des mécanismes qui stimulent le développement du cerveau. « [We] montrent que les ligands Wnt régulent globalement l’orientation neuronale et la disposition des colonnes grâce à la signalisation de polarité Fz2 / cellule planaire dans un espace tridimensionnel du cerveau « , résument les chercheurs. Ces processus sont essentiels pour surveiller une croissance saine et suivre les troubles dans le cerveau en développement.

Contexte:

Polarité cellulaire planaire (PCP) – La polarité cellulaire est un phénomène qui permet des différences spatiales de forme et de taille dans les cellules. Ainsi, les cellules peuvent apparaître allongées à une extrémité et ovales à l’autre (comme le montre l’image classique d’un neurone). Cette polarité se produit dans un espace bidimensionnel et permet aux cellules d’exécuter plusieurs fonctions simultanément. Un neurone peut ainsi parcourir des distances à une extrémité tandis que l’autre extrémité soutient les processus vitaux essentiels. Le PCP étant un processus complexe, plusieurs molécules font partie de sa chaîne. Jusqu’à présent, le rôle du PCP dans la régulation de l’orientation spatiale tridimensionnelle dans les neurones était insaisissable. Cette étude explique comment la signalisation Wnt fonctionne en conjonction avec PCP pour y parvenir.