Les cellules immunitaires du cerveau humain peuvent être essentielles pour orchestrer le développement de l’organe dans l’utérus car elles déclenchent une augmentation spectaculaire d’un type important de cellules nerveuses, suggère de nouvelles recherches.
Les estimations suggèrent que ces cellules clés, appelées interneurones inhibiteurs, représentent quelque 25% à 50% des neurones du cortex adulte, le tissu ridé qui couvre la surface du cerveau. En fait, le cortex humain porte plus du double du nombre d’interneurones comme le fait le cortex de souris.
Ces interneurones relaient les signaux entre les autres cellules du cerveau et aident à garder cette signalisation en échec avec un messager chimique appelé Gaba. En tant que messager «inhibiteur» principal du cerveau, le GABA aide à baisser l’activité cérébrale en rendant les neurones moins susceptibles de tirer, équilibrant ainsi les signaux «excitateurs» qui amplifient l’activité cérébrale. Divers troubles ont été liés aux problèmes des interneurones, notamment épilepsie, autisme et schizophrénie.
Maintenant, dans une étude publiée le 6 août dans la revue Natureles chercheurs ont découvert une force qui pousse les interneurones à se multiplier dans le cerveau humain en développement – et ils disent que cela peut être unique à notre espèce.
« C’est pourquoi nous ne pouvons pas utiliser les modèles animaux traditionnels », co-auteur de l’étude Diankun Yuun chercheur adjoint en pédiatrie à l’Université de Californie à San Francisco (UCSF), a déclaré à Live Science. Pour découvrir ce mécanisme qui ne peut se dérouler que dans le cerveau humain, les chercheurs ont développé un organoïde – Une structure 3D miniature, cultivée à partir de cellules souches, qui imite une structure pleine grandeur trouvée dans le corps humain.
Avant l’étude organoïde, la recherche chez les animaux de laboratoire a suggéré un lien entre l’activation du système immunitaire maternel pendant la grossesse et un nombre inférieur d’interneurones dans les cortex de leur progéniture, par rapport à la progéniture qui n’a pas subi de bouleversement immunitaire. Ce type d’activation peut se produire en réponse à une infection virale ou bactérienne, par exemple. Les auteurs de l’étude ont exploré cela dans Des recherches antérieures avec des souris de laboratoiredans lequel ils ont identifié un acteur clé derrière le lien: Microglia, les cellules immunitaires résidentes du cerveau.
Au cours des cinq dernières années, les scientifiques ont commencé à reconnaître comment le système immunitaire et le système nerveux se développent en parallèle, co-auteur de l’étude Dr Xianhua Piaoun médecin-scientifique spécialisé dans la néonatologie et les neurosciences du développement à l’UCSF, a déclaré à Live Science.
« La microglie affinent et régule vraiment le développement nerveux », a-t-elle déclaré à propos des résultats de la nouvelle étude. « Cela ajoute vraiment une nouvelle dimension quant à la façon dont la microglie exerce leur fonction. »
L’équipe Construit sur des travaux antérieurs à partir d’autres groupes de recherche pour développer leurs organoïdes, qui ressemblaient à une structure clé dans le cerveau fœtal à partir de laquelle de nombreux interneurones corticaux surgissent. Cette structure est temporaire, apparaissant vers la huitième semaine de grossesse chez l’homme et disparaissant environ huit mois après la naissance, a déclaré Piao. Les chercheurs ont trouvé un moyen d’incorporer la microglie dans ce modèle, ce qui n’avait jamais été fait auparavant, a-t-elle ajouté.
L’équipe a constaté que la microglie dans ses organoïdes était une source clé de facteur de croissance de type insuline 1 (IGF1) dans les minibrains en développement et que la substance a contribué à générer une augmentation spectaculaire des interneurones observés en début de développement.
Lorsque l’équipe a testé ce qui se passerait lorsqu’il a désactivé la signalisation IGF1 de diverses manières, ils ont constaté que cela bloquait l’augmentation rapide des interneurones. Cependant, « lorsque nous avons supprimé ce gène en microglie dans le modèle de souris, nous n’avons vu aucun changement », a déclaré Piao. Cela suggère que cette chaîne d’événements débutée par l’IGF1 fabriquée à Microglia peut être unique aux humains.
« Ces résultats indiquent une adaptation évolutive de la fonction microgliale pour soutenir l’augmentation de la demande d’interneurones dans le cortex humain », ont écrit les chercheurs dans leur rapport. En bref, cette constatation fait allusion à une caractéristique de l’évolution humaine qui pourrait aider à expliquer nos capacités cognitives uniques.
Cela dit, les organoïdes ne sont pas des répliques exactes du cerveau humain, il y a donc une limite à ce que les modèles 3D peuvent nous dire. « Jusqu’à présent, le modèle est assez bon pour en particulier le stade de prolifération, très tôt » du développement, a déclaré Yu. Mais actuellement, ces organoïdes ne le font pas aussi bien avec les stades ultérieurs du développement du cerveau, a-t-il noté. Ils ne capturent pas non plus l’activité au niveau du circuit dans le cerveau, a déclaré Piao, ne montrant que l’activité dans des structures plus petites et isolées.
Les travaux futurs pourraient aider à clarifier davantage ce rôle auparavant inconnu des cellules immunitaires dans le cerveau, a-t-elle déclaré.
