Le colliculus supérieur du cerveau des mammifères think de nombreuses tâches importantes en donnant un sens à notre environnement. Toute erreur lors du développement de cette région cérébrale peut entraîner de graves problems neurologiques. La scientifique Giselle Cheung de l’ISTA et ses collègues ont maintenant, pour la première fois, délimité le pedigree et l’origine des cellules nerveuses qui composent le colliculus supérieur. Leurs découvertes ont été publiées dans la revue Neuron.
Les cellules du cerveau ont aussi des familles – avec tous les avantages et les bagages qui les accompagnent. Dans une famille humaine, votre ascendance impact à la fois votre corps au niveau génétique et votre vie sociale à travers votre éducation, votre éducation et vos relations. Pour les cellules, leur pedigree – également connu sous le nom de lignée – dicte leur identité et la manière dont elles interagissent et se connectent les unes aux autres dans notre cerveau en développement.
La postdoctorante Giselle Cheung du groupe de recherche Hippenmeyer de l’Institut des sciences et systems d’Autriche (ISTA), en collaboration avec des collègues des groupes Shigemoto et Siegert, du centre de recherche CeMM pour la médecine moléculaire et de l’université de médecine de Vienne, a dévoilé les relations familiales des neurones. et les cellules gliales, deux styles de cellules majeurs du colliculus supérieur. Leurs résultats, maintenant publiés dans la revue Neuron, donnent un aperçu de la manière dont les perturbations dans la development de cette région cérébrale peuvent conduire à des troubles du développement neurologique comme l’autisme et le issues déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH).
Des cellules souches au potentiel illimité
« Le colliculus supérieur du cerveau des mammifères capte les signaux sensoriels, notamment ceux provenant des yeux et des oreilles, et même du sens du toucher », explique Cheung. « Il traite ces signaux et déclenche des réponses, par exemple le mouvement inconscient des yeux ou de la tête entière. Il joue également un rôle dans le maintien de la concentration. Bien qu’il s’agisse d’une partie cruciale du cerveau de toutes les espèces, nous en savons encore peu sur son développement de l’embryon à l’adulte.
Comme tout autre organe, le cerveau – et le colliculus supérieur qui en fait partie – se développe à partir de cellules souches dans un embryon. Les cellules souches se divisent et se spécialisent de moreover en furthermore, ce qui aboutit finalement à l’énorme variété de forms de cellules dont chaque organe a besoin. Maintenant, pour la première fois, Cheung et ses collègues ont fait la lumière sur ce processus complexe dans le colliculus supérieur en cartographiant la lignée de ses cellules souches neurales.
« Nous avons constaté que le développement du colliculus supérieur fonctionne différemment que dans d’autres régions du cerveau », Cheung raconte les résultats de l’étude sur laquelle elle travaille depuis qu’elle a rejoint l’ISTA il y a près de 6 ans. « Par exemple, alors que la division des cellules souches dans certaines régions du cerveau prend des semaines pour créer tous les neurones, celles du colliculus supérieur terminent rapidement leur travail en quelques jours seulement. Ce faisant, les cellules souches neurales du colliculus supérieur conservent leur capacité à générer n’importe quel variety de neurone jusqu’à la fin. Cette capacité extraordinaire contraste avec les cellules souches dans de nombreuses functions du cerveau, où elles sont spécialisées pour fabriquer uniquement certains groupes de neurones – par exemple, soit excitateurs, soit inhibiteurs. Dans notre cas, nous ont découvert que les deux forms de neurones peuvent être produits en même temps par la même cellule souche. »
Ce ne sont pas les seules nouvelles découvertes de Cheung et de ses collègues. Ils ont également découvert qu’au cours du développement, la construction en couches du colliculus supérieur ne se construit pas une couche après l’autre, comme on le pensait auparavant, mais plutôt en une seule fois. Ils ont également rapporté qu’une fraction des cellules souches neurales carry on de produire des cellules gliales après avoir fini de fabriquer des neurones, un comportement également observé dans d’autres parties du cerveau.
« Tous nos résultats montrent ensemble le potentiel exceptionnel des cellules souches neurales du colliculus supérieur qui nous était auparavant inconnu », ajoute Simon Hippenmeyer, chef du groupe de recherche à l’ISTA. « Ces résultats nous aident à comprendre remark le développement façonne l’organisation et les fonctions potentielles des neurones du colliculus supérieur et éventuellement du cerveau tout entier. Nous sommes allés encore in addition loin et avons également étudié les mécanismes moléculaires qui sous-tendent ces processus de développement. »
Fabriquer des neurones est un exercice d’équilibre
Après avoir révélé ce qui se passe lors du développement du colliculus supérieur, les chercheurs ont également testé ce qui se passe lorsqu’ils suppriment un gène critique appelé Pten (homologue de la phosphatase et de la tensine) dans les cellules souches neurales. Les scientifiques soupçonnent qu’un gène Pten muté est l’un des facteurs contribuant à l’autisme et ont montré son affiliation avec la macrocéphalie, le développement anormal d’un cerveau et d’une tête hypertrophiés.
Semblable aux autres events de cette étude, Cheung et ses collègues ont utilisé une strategy appelée analyse mosaïque avec doubles marqueurs (MADM). MADM leur a permis de marquer et d’observer toutes les descendances de cellules souches individuelles, les faisant briller de couleurs fluorescentes distinctes. Simultanément, le gène Pten a été supprimé dans une branche de cellules filles, marquée en vert, mais est resté intact dans l’autre, marquée en rouge. De cette façon, les scientifiques pourraient retracer et comparer côte à côte les cellules cérébrales générées en présence ou en l’absence d’un gène Pten fonctionnel.
Les chercheurs ont découvert que sans le gène Pten, beaucoup additionally de neurones inhibiteurs étaient produits dans le colliculus supérieur par rapport au moment où Pten était fonctionnel. « Nous avons montré pour la première fois que la fonction du gène Pten joue un rôle dans l’établissement d’un équilibre cellulaire approprié dans cette région du cerveau », ajoute Hippenmeyer. « Nous pensons que la perturbation de cet équilibre dans le colliculus supérieur pourrait entraîner un déficit dans le traitement des signaux sensoriels, expliquant potentiellement des problems comme l’autisme et le TDAH. »
En pensant à l’ascendance familiale des cellules, Cheung ajoute au sujet de son futur programme de recherche qu’elle envisage de lancer prochainement dans son laboratoire indépendant au Royaume-Uni : « Ma carrière scientifique, comme celle des cellules du cerveau, a été largement façonnée et grandement soutenu par ma famille, mes mentors et mes institutions. Ce voyage enrichissant m’a toujours motivé à explorer remark la génétique façonne différents factors du colliculus supérieur et à contribuer à la compréhension de divers troubles.
Informations sur les études animales
Pour comprendre de manière globale remark les gènes agissent au cours du développement d’un organe, comme le cerveau, il est essentiel d’étudier leur fonction chez la souris in vivo. Aucune autre méthode, comme les modèles in vitro ou in silico, ne peut constituer une choice. Les animaux ont été élevés, gardés, traités et euthanasiés conformément aux réglementations strictes de la loi autrichienne. Les procédures expérimentales ont été discutées et approuvées par les comités institutionnels d’éthique et de bien-être animal de l’ISTA conformément aux directives de bonnes pratiques scientifiques et à la législation nationale.
