Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Posté par Isabelle le Mercredi 04/07/2018 à 12:00
Reptilien ou mammifère ? Un cerveau sur commande
Une équipe internationale de chercheurs, dont l'UNIGE fait partie, a découvert que la constitution d'un cerveau reptilien ou mammifère ne dépend que de l'expression de trois gènes.


Embryon de serpent des blés (Pantherophis guttatus) 10 jours après la ponte. Les expériences sur le développement du 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...) ont été effectuées à des stades plus précoces: entre 4 et 6 jours après la ponte. © Athanasia Tzika, UNIGE]

Le cerveau des mammifères est caractérisé par le développement d'un néocortex qui se superpose au cerveau plus ancien dit 'reptilien'. Des recherches antérieures ont démontré que cette distinction découle de la manière dont les neurones sont fabriqués: on parle de neurogénèse directe pour la partie ancienne du cerveau, et indirecte pour le néocortex. Mais comment le cerveau choisit l'une ou l'autre méthode ? Une équipe de chercheurs de Saint Joan d'Alacante en Espagne, en collaboration avec des scientifiques 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 supérieures). Aux États-Unis,...) de Genève (UNIGE), du SIB Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Suisse de Bioinformatique, américains et allemands, ont découvert que le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) du processus direct ou indirect de fabrication des neurones ne dépend que de l'expression de trois gènes distincts. Les scientifiques ont par la suite été capables de contrôler ce processus, créant des tissus corticaux de mammifère (Les Mammifères (classe des Mammalia) forment un taxon inclus dans les vertébrés, traditionnellement une classe, définie dès la classification de Linné. Ce taxon est...) chez le serpent et de tissus reptiliens chez la souris! Ces résultats, à lire dans la revue Cell, ouvrent un nouveau pan dans la compréhension du développement et de l'évolution du cerveau.

La fabrication des neurones découle de la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre"...) des cellules RGC (Radial Glia Cells), qui peut se faire de deux manières distinctes, la première entrainant la formation d'un cerveau de reptile (Un reptile (Reptilia en latin) est un animal vertébré, généralement tétrapode, amniote, et membre de la classe des sauropsides. Les premiers animaux à pouvoir être classés dans les reptiles sont...) (neurogénèse directe), la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...) un cerveau de mammifère (neurogénèse indirecte). Lors de la neurogénèse directe, les cellules RGC se divisent en deux et l'une des moitiés, rarement les deux, devient un neurone (Un neurone, ou cellule nerveuse, est une cellule excitable constituant l'unité fonctionnelle de base du système nerveux. Le terme de...). Ce processus, typique du cerveau reptilien, est très rapide mais ne produit que peu de neurones. Au contraire, lors de la neurogénèse indirecte dans le néocortex, les cellules RGC se divisent soit en deux cellules RGC ?qui elles-mêmes pourront continuer à se diviser?, soit en cellules IPC (Intermediate Progenitor Cells) qui donneront naissance à de nombreux neurones. Ce processus est plus lent mais produit un très grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de neurones qui forment le cerveau beaucoup plus développé du mammifère.

Chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...) et les autres mammifères, les deux processus sont utilisés: la neurogénèse directe pour le cerveau dit reptilien (olfactif, contrôle de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...), fonctions vitales) et la neurogénèse indirecte pour le néocortex contrôlant les fonctions cognitives supérieures telles que le langage. Mais comment les cellules RGC choisissent-elles l'une ou l'autre méthode de fabrication des neurones ?

Trois gènes pour expliquer l'évolution et le développement

Pour répondre à cette question, des scientifiques espagnols dirigés par le professeur Victor Borrell se sont associés à Athanasia Tzika, chercheuse au Département de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et au SIB Institut Suisse de Bioinformatique, experte en modèles reptiliens. L'idée: comparer le cerveau des reptiles aux cerveaux reptiliens des 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...), plus particulièrement la zone olfactive, afin de regarder si les mêmes gènes sont exprimés dans les deux cas lors de la fabrication des neurones. "Nous avons observé que deux gènes, Robo 1 et 2, sont très fortement exprimés lors de la neurogénèse directe, alors que le gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel....) Dll1 est lui très peu exprimé, aussi bien chez le serpent que dans la partie reptilienne du cerveau de la souris", expose Athanasia Tzika. "Lors de la neurogénèse indirecte dans le néocortex de la souris, c'est l'inverse! Robo 1 et 2 sont très peu exprimés, alors que Dll1 l'est fortement." Ce premier résultat suggère que ce sont bien ces trois gènes qui contrôlent le choix des RGC et donc le type de processus qui est mis en place lors de la fabrication des neurones. Cette hypothèse est très surprenante car les spécialistes pensaient jusqu'à présent que l'évolution du néocortex chez les mammifères avait nécessité l'apparition de nombreux nouveaux gènes.

Fabriquer un cerveau mammifère sur commande ?

Les scientifiques ont alors été plus loin dans leur recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) afin de tester leur hypothèse. Si la construction d'un cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) reptilien ou mammifère ne dépend que de l'expression de ces trois gènes, il devrait être possible de contrôler le cerveau que l'on veut obtenir en manipulant ces gènes!

Grâce à des techniques de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de...) moléculaire, les chercheurs ont augmenté l'expression de Robo 1 et 2 et réduit l'expression de Dll1 dans le néocortex de la souris, et effectivement, les RGC ont fabriqué des neurones par neurogénèse directe, comme chez les reptiles. Le tissu du mammifère s'est constitué aussi rapidement que celui du reptile, mais avec moins de neurones que lors de sa fabrication "standard". Encore plus surprenant: l'opération inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...) a ensuite été effectuée sur un embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est un organisme en développement depuis la première division de l’œuf ou...) de serpent et la neurogénèse indirecte a pu être provoquée, générant des tissus néocorticaux typiques d'un mammifère! "Le fait de pouvoir déclencher le développement d'un néocortex chez un reptile prouve que cette régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) existe depuis très longtemps et que les mammifères ont simplement acquis la capacité de contrôler ce processus", relève Athanasia Tzika.

Un changement minime aux conséquences spectaculaires

Cette recherche démontre que seuls trois gènes sont responsables de la manière dont le cortex se forme et qu'ils sont facilement manipulables. Or, certaines maladies du développement du cerveau découlent justement d'un problème lors de la neurogénèse. "Nous espérons que notre découverte des mécanismes responsables du développement et de l'évolution du néocortex chez les mammifères permettra de mieux comprendre certaines malformations cérébrales chez l'homme", conclut Athanasia Tzika.

Contact chercheur:
- Athanasia Tzika - Maître-assistante au Département de génétique et évolution, Faculté des sciences

Référence publication:
Cell - DOI: 10.1016/j.cell.2018.06.007

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
 
Archives des News
  Juillet 2018
  Juin 2018
  Mai 2018
  Avril 2018
  Toutes les archives

Samedi 14 Juillet 2018 à 12:00:17 - Multimédia - 1 commentaire
» L'Internet des Objets spatial décolle
Page générée en 1.075 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - Informations légales