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Posté par Isabelle le Mercredi 31/01/2018 à 12:00
Le traçage génétique nous apporte des indications sur le développement des circuits complexes du cerveau

Une technique de marquage génétique originale a permis de mettre en lumière la façon dont les cellules nerveuses sont générées dans le cerveau en développement pour former les circuits qui détermineront notre comportement et notre activité cognitive.

Le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du...) est constitué de milliards de cellules de différents types qui sont organisés en réseaux sophistiqués et déterminent les différentes fonctions cérébrales. Les chercheurs du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) MOMECODE financés par l'Union européenne utilisent de nouvelles méthodes de marquage cellulaire pour comprendre comment des cellules nerveuses spécifiques ou neurones se développent et s'interconnectent lors du développement du cerveau.

Les scientifiques utilisent ainsi des marqueurs génétiques pour coder en couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) et suivre le chemin des neurones pendant qu'ils trouvent leur place légitime dans une zone cérébrale particulière, le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) cérébral en développement. "Quand un neurone (Un neurone, ou cellule nerveuse, est une cellule excitable constituant l'unité fonctionnelle de base du système nerveux. Le terme de...) naît d'une cellule souche neuronale, il migre habituellement à une certaine distance de la zone spécifique où les cellules se branchent pour créer ces circuits dits neuronaux", nous explique Simon Hippenmeyer, Professeur assistant de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) des Sciences et Technologies en Autriche, où il a créé son laboratoire après son retour de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Stanford (Californie, Etats-Unis) et son installation en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme une des...) grâce à une bourse européenne Marie Curie (Maria Sk?odowska-Curie (née à Varsovie le 7 novembre 1867 et décédée à Sancellemoz le 4 juillet 1934), connue en France sous le nom de Marie Curie, est une physicienne...).

Une technique génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les...) appelée Analyse Mosaïque avec Doubles Marqueurs (MADM, pour Mosaic Analysis with Double Markers), permet aux chercheurs de visualiser directement de petits groupes de neurones ou même des neurones individuels et de les manipuler génétiquement en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), explique le Dr Hippenmeyer.

Comparaison des cellules rouges et vertes

Cette technique permet aux chercheurs de naviguer à travers des réseaux neuronaux extrêmement denses et de suivre précisément des neurones individuels. Des marqueurs protéiques fluorescents rouges et verts sont ainsi codés dans le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des...) de la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de nombreuses...) pour marquer certains types de neurones avec possibilité d'y intégrer une mutation génétique. Les deux types neuronaux seront alors marqués différemment, les neurones sains dans une couleur et les neurones pathologiques dans une autre, il sera alors possible de les comparer pour comprendre comment les cellules se comportent dans des conditions saines ou pathologiques. "La technique MADM nous permet de faire cette manipulation avec une très haute résolution, de sorte que nous pouvons faire certains types d'analyses quantitatives qui n'étaient pas possibles auparavant", explique le Dr Hippenmeyer.

Marquer une cellule tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en y introduisant une modification génétique est techniquement très difficile. "Il n'existe pas de technique comparable qui permette de le faire aussi facilement et avec un tel niveau de précision", affirme le Dr Hippenmeyer, nous expliquant que les chercheurs doivent généralement comparer deux animaux différents, l'un malade et l'autre sain au lieu de pouvoir observer les cellules côte à côte dans une "mosaïque".

Génération fixe de neurones

La possibilité de compter chaque cellule a permis de découvrir qu'il existait une période bien précise de fabrication des neurones au cours du développement cérébral. "On peut observer une génération fixe et uniforme d'environ 8-9 neurones par cellule souche neurale", explique le Dr Hippenmeyer. "Cette découverte est complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) inattendue car la plupart des cellules souches se reproduisent à un rythme aléatoire dans les différents organes."

Les cellules souches doivent parfaitement ajuster leur production, sinon il y aura trop ou trop peu de cellules neuronales - ce qui débouchera sur un cerveau trop grand ou trop petit - et ce processus est largement sous le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des gènes, nous dit-il. "Nous essayons de comprendre les mécanismes naturels des cellules souches qui permettent d'aboutir à un cerveau de la taille adéquate."

Même si les expériences du projet MOMECODE sont réalisées sur des souris de laboratoire, elles pourraient nous éclairer sur le développement du cerveau humain et peut-être même sur son évolution.

De nombreux troubles psychiatriques peuvent être causés par de subtils changements dans l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) du cerveau. Cette technique de mise en évidence des cellules peut être reproduite en utilisant des gènes potentiellement perturbés dans les maladies psychiatriques ou la démence (La démence (du latin demens) est une réduction acquise des capacités cognitives suffisamment importante pour retentir sur la vie de la personne et entraîner une perte d'autonomie. Les...), et voir comment ces changements affectent le cerveau. De telles approches peuvent éclairer les maladies neurodéveloppementales et aider à comprendre pourquoi le développement du cerveau humain est si sensible.

Pour plus d'information voir:
- IST Austria Hippenmeyer Group

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Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS
 
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