Une étude récente de l'Université d'Helsinki révèle comment les mécanismes de contrôle des gènes définissent l'identité des neurones en développement dans le tronc cérébral. Les chercheurs ont également montré qu'un échec dans la différenciation des neurones du tronc cérébral conduit à des anomalies comportementales, notamment une hyperactivité et un déficit d'attention.
Le cerveau des mammifères est gros, mais son état d'activité est contrôlé par un nombre beaucoup plus restreint de neurones. Beaucoup d'entre eux sont situés dans le tronc cérébral, une partie du cerveau conservée au cours de l'évolution, qui contrôle l'humeur, la motivation et l'activité motrice. À quoi ressemblent les neurones du tronc cérébral? Comment se développent-ils dans le cerveau embryonnaire? Comment les défauts de leur développement se reflètent-ils dans l'activité et le comportement du cerveau?
Le groupe de recherche, dirigé par le professeur Juha Partanen de la Faculté des sciences biologiques et environnementales de l'Université d'Helsinki, a abordé ces questions en étudiant la régulation des gènes dans le tronc cérébral embryonnaire.
Le phénotype d'un neurone, dans une large mesure, est déterminé déjà tôt dans un embryon. Nous avons montré comment certains gènes sélecteurs, qui sont exprimés peu après le début de la différenciation neuronale, et contrôlent l'activité d'autres gènes spécifiques aux neurones, déterminent l'identité du neurone en développement.
Ces dernières années nous ont fourni des outils très puissants pour étudier l'expression des gènes dans les cellules individuelles. En analysant les produits géniques dans les cellules cérébrales embryonnaires, nous pouvons maintenant suivre les chemins de différenciation des neurones et examiner ce qui se passe exactement lorsque les cellules en développement empruntent des chemins différents – par exemple en devenant un neurone inhibant ou activant sa cible.
Les chemins de différenciation se ramifient pour produire la remarquable diversité neuronale sur laquelle repose la fonction cérébrale. Selon les identités basées sur l'expression génique, les neurones immatures trouvent leur emplacement dans le cerveau et établissent des contacts avec d'autres composants du circuit neuronal.
Et si les panneaux indicateurs d'expression génique pointent dans de mauvaises directions et que les neurones en développement sont mal acheminés? Dans le tronc cérébral, cela a de graves conséquences sur le fonctionnement et le comportement du cerveau.
Dans une telle situation, «Nous avons étudié des souris présentant un déséquilibre dans la différenciation des neurones activant ou inhibant les systèmes de neurotransmetteurs dopaminergiques et sérotoninergiques. Ces souris sont hyperactives et impulsives, elles ont des changements dans leur détection et leur apprentissage de la récompense. Leur hyperactivité peut être atténuée. avec des médicaments utilisés pour traiter les déficits d’attention humaine et d’hyperactivité », précise Partanen.
En résumé, Partanen indique que « Malgré une recherche active, la base développementale de nombreux troubles du comportement humain est encore mal comprise. Nous ne savons pas encore si les homologues humains des neurones que nous avons étudiés sont impliqués dans ces déficits. Néanmoins, du point de vue de la régulation comportementale, ce groupe spécifique de neurones est très important et il y a encore beaucoup à apprendre à leur sujet. «
La source:
Référence du journal:
Morello, F., et coll. (2020) Empreinte digitale moléculaire et régulation du développement des neurones tegmentaux gABAergiques et glutamatergiques dérivés du cerveau postérieur antérieur. Rapports de cellule. doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108268.
