Des études de l’UCLA révèlent comment les cellules souches cérébrales décident quelles neurones créer

Deux études de l'UCLA, publiées jeudi dans les revues Cell et Science, ont mis en lumière les signaux métaboliques et physiques qui guident la glie radiale, les cellules souches responsables de la construction d'une grande partie du cortex cérébral humain, lorsqu'elles décident quels types de cellules cérébrales produire pendant le développement prénatal.newsroom.ucla+1

Le métabolisme comme décideur

L'étude de Cell, dirigée par les co-premiers auteurs Jessenya Mil et Jose Soto et menée en collaboration entre les laboratoires d'Aparna Bhaduri et Heather Christofk, a cartographié le métabolisme du cortex humain en développement en utilisant des tissus donnés et des organoïdes cérébraux dérivés de cellules souches. Les chercheurs ont découvert que la glie radiale dépend fortement de la voie des pentoses phosphates, un processus qui convertit le glucose en matériaux pour les cellules à division rapide.sciencedaily+1

Lorsque l'équipe a réduit la disponibilité du glucose ou perturbé cette voie, les cellules souches ont modifié leur production, générant davantage de neurones inhibiteurs et de types cellulaires qui apparaissent normalement plus tard dans le développement.newsroom.ucla+1

"Ce qui est surprenant, c'est que le métabolisme n'est pas juste une chose passive qui se produit en arrière-plan", a déclaré Bhaduri, professeure adjointe de chimie biologique à la David Geffen School of Medicine de l'UCLA, dans un communiqué de presse de l'université. "Il peut réellement contrôler la façon dont les cellules souches prennent des décisions."newsroom.ucla

Un signal physique provenant des profondeurs du cerveau

L'étude de Science, dirigée par l'auteure principale Claudia Nguyen, a examiné les signaux provenant du thalamus, une structure cérébrale profonde qui relaie les informations dans tout le système nerveux. En utilisant des "assembloïdes" cérébraux, des organoïdes thalamiques et corticaux fusionnés cultivés à partir de cellules souches humaines, l'équipe a découvert que les projections du thalamus entrent en contact physique direct avec la glie radiale bien plus tôt que ce que les scientifiques avaient prévu.scitechpulse+1

Ce contact a incité les cellules souches à produire davantage de neurones excitateurs, en particulier les neurones des couches supérieures qui sont les plus développés chez l'humain par rapport aux autres espèces. Les chercheurs ont retracé cette interaction jusqu'au gène NRXN1, déjà lié aux troubles du spectre autistique. Lorsque des assembloïdes ont été construits à partir de cellules dérivées de patients porteurs d'une mutation du NRXN1, les signaux thalamiques altérés ont perturbé l'équilibre entre les cellules souches et les neurones qu'elles généraient.newsroom.ucla+2

Implications pour les maladies et le développement

Dans l'ensemble, les études suggèrent que le cerveau en développement est façonné par une communication continue entre les cellules souches et leur environnement, à la fois nutritionnel et structurel. Les découvertes métaboliques pourraient aider les scientifiques à comprendre comment la nutrition maternelle et les troubles métaboliques influencent la formation du cerveau, tandis que les travaux sur le contact thalamique ouvrent une voie potentielle pour étudier comment des perturbations précoces contribuent aux troubles du neurodéveloppement.newsroom.ucla+1

"La glie radiale est la cellule la plus fascinante qui ait jamais existé", a déclaré Bhaduri. "Elles sont vraiment essentielles pour faire de nous des humains. Mais elles sont aussi au centre de nombreux troubles du neurodéveloppement et neuropsychiatriques, ainsi que du cancer."scitechpulse+1