Cette recherche fondamentale de neurologues de l’Université de Californie – San Diego et du Rady Children's Institute of Genomic Medicine (San Diego), décrypte les processus de création et de migration des neurones au cours de la grossesse nécessaires à la « fabrication » d'un cerveau humain. Ces travaux, présentés dans la revue Nature apportent de nouvelles méthodes permettant d’étudier le mouvement des cellules cérébrales humaines pendant le développement fœtal. Ainsi, pour la première fois, des scientifiques suivent la migration cellulaire des cerveaux fœtaux en développement, en retraçant les mutations génétiques documentées dans des cerveaux adultes décédés.
Le processus de développement du cerveau du fœtus, depuis sa conception, reste un processus essentiellement mystérieux qui part d'un tube neural embryonnaire à plus de 100 milliards de neurones interconnectés dans le cerveau d'un nouveau-né. Pour réaliser cette merveille d'ingénierie biologique, le cerveau fœtal en développement doit croître extrêmement rapidement.
Un rythme de 250.000 cellules nerveuses par minute tout au long de la grossesse,
c’est l’estimation du rythme de croissance du cerveau au cours de son développement in utero. Avec une particularité révélée par cette étude : ces cellules nerveuses sont la plupart du temps générées loin de l'endroit où elles résideront et fonctionneront dans le nouveau cerveau. Les cellules nerveuses du cerveau fœtal en développement accomplissent ainsi une grande migration. Si cette migration a déjà été bien étudiée chez des modèles animaux à l’aide de traceurs chimiques et biologiques, jusqu’à cette étude, elle n’avait jamais été étudiée chez l'Homme.
L'étude : une nouvelle technique permet de comprendre la migration des neurones dans le cerveau en développement : les chercheurs visaient à préciser le mouvement des cellules cérébrales humaines pendant le développement fœtal. L’équipe a développé une nouvelle méthode permettant d’identifier et de suivre les mutations dans le cerveau, intervenues depuis le tout début de sa formation. Les chercheurs se sont concentrés sur quelques centaines de mutations d'ADN probablement apparues au cours des premières divisions cellulaires après la fécondation de l'embryon ou au tout début du développement, et, en suivant ces mutations dans le cerveau d'individus décédés, ils parviennent, pour la première fois, à reconstituer le développement du cerveau humain.
Partir du cerveau adulte pour comprendre le développement cérébral : le principe suivi est le suivant, explique l’auteur principal, le Dr Joseph Gleeson, professeur à l'UC San Diego et directeur de recherche en neurosciences au Rady Children's Institute : « Chaque fois qu'une cellule se divise en 2 cellules filles, par hasard, une ou plusieurs nouvelles mutations apparaissent, qui laissent une trace qui peut être lue par les séquenceurs ADN modernes ». Les chercheurs ont ainsi déroulé un véritable fil d'Ariane pour chacun des principaux types de cellules du cerveau.
- Ils établissent ainsi le profil des mutations dans les neurones excitateurs, un profil différent de celui des neurones inhibiteurs,
- observent que ces 2 types de cellules sont générés dans différentes zones du cerveau, puis se rejoignent et se mélangent plus tard dans le cortex cérébral.
- Les mutations identifiées dans les hémisphères gauche et droit du cerveau sont également différentes les unes des autres, ce qui suggère que les 2 hémisphères cérébraux se séparent au cours du développement beaucoup plus tôt qu'on ne le pensait auparavant.
Quelles implications ? Ces observations ont d’importantes implications pour comprendre certaines maladies neurologiques et des implications immédiates pour les épilepsies réfractaires, qui nécessitent une intervention chirurgicale pour supprimer le foyer épileptique cérébral. L’étude contribue en effet à expliquer pourquoi ces foyers sont presque toujours limités à un hémisphère du cerveau.
Source: Nature 20 April, 2022 DOI: 10.1038/s41586-022-04602-7 Somatic mosaicism reveals clonal distributions of neocortical development
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