Le cerveau humain se développe à partir de deux organes distincts, selon une étude

Le cerveau humain n'est pas l'organe unique que les scientifiques ont longtemps supposé. Une étude publiée vendredi dans Nature Neuroscience par une équipe de recherche dirigée par Stanford Medicine révèle que le cerveau se développe à partir de deux populations distinctes de cellules progénitrices, renversant des décennies de consensus scientifique selon lequel un seul précurseur donne naissance à l'organe entier.medicalxpress+1

Deux systèmes, un seul organe

Le modèle dominant du développement cérébral soutenait que toutes les régions du cerveau remontent à une cellule progénitrice commune au début de la vie embryonnaire. La nouvelle recherche démantèle cette idée. En travaillant avec des embryons de souris pendant la gastrulation, le stade où le corps prend forme, l'équipe a identifié deux populations de cellules progénitrices mutuellement exclusives. L'une, exprimant un gène appelé Otx2, est destinée à devenir le cerveau antérieur et moyen, qui gèrent le langage, la conscience et le raisonnement abstrait. L'autre, exprimant Gbx2, forme le cerveau postérieur, qui contrôle la respiration, le rythme cardiaque, le sommeil et la déglutition.sciencealert+1

Les deux populations ne se chevauchent jamais et leur empaquetage d'ADN, appelé chromatine, diffère fondamentalement, verrouillant chaque type de cellule dans sa voie de développement. "Nous avons montré pour la première fois que l'avant du cerveau provient d'une cellule progénitrice totalement différente de celle de l'arrière du cerveau", a déclaré Kyle Loh, professeur associé de biologie du développement à Stanford et auteur principal de l'étude.medicalxpress+1

Les chercheurs ont confirmé que ce modèle s'étend au-delà des souris. Ils ont trouvé la même structure à double origine chez les poulets, les poissons-zèbres, les macaques et les vers glands, des espèces qui partagent un ancêtre commun ayant vécu il y a environ 550 millions d'années. "Nos recherches suggèrent que l'évolution a pris deux systèmes neuronaux existants et les a rapprochés spatialement", a déclaré Loh.sciencealert+1

De la découverte à la recherche sur les maladies

Cette découverte résout une énigme de laboratoire de longue date. Les scientifiques ont lutté pendant des décennies pour cultiver des neurones du cerveau postérieur in vitro, probablement parce qu'ils commençaient avec des cellules progénitrices destinées au cerveau antérieur. "Les tentatives précédentes pour fabriquer des neurones du cerveau postérieur ont probablement essayé de convaincre les progéniteurs du cerveau antérieur et moyen de devenir des cellules du cerveau postérieur, ce qui, selon notre étude, n'est pas possible", a déclaré le co-premier auteur Rayyan Jokhai.streamlinefeed+1

Armée du matériel de départ approprié, l'équipe a généré pour la première fois avec succès des motoneurones fonctionnels du cerveau postérieur humain à partir de cellules souches pluripotentes. Les cellules cultivées en laboratoire ont montré une activité électrique et des protéines caractéristiques des régions du cerveau postérieur contrôlant les muscles faciaux et de la déglutition. Cette capacité ouvre de nouvelles voies pour étudier les maladies qui détruisent les neurones du cerveau postérieur, notamment l'amyotrophie spinale, une cause génétique majeure de décès chez les enfants de moins d'un an, et la sclérose latérale amyotrophique.medicalxpress+1

"Nous avons maintenant un modèle pour mieux comprendre ces maladies dévastatrices et travailler sur des thérapies régénératives pour celles-ci", a déclaré Jokhai. "C'est une nouvelle frontière très excitante dans la recherche sur le cerveau".medicalxpress