Pour les neurones, où ils commencent n’est pas nécessairement là où ils finissent


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  • La fabrication d’un cerveau humain reste un processus essentiellement mystérieux qui passe d’un tube neural embryonnaire à plus de 100 milliards de neurones interconnectés dans le cerveau d’un nouveau-né. Pour réaliser cette merveille d’ingénierie biologique, le cerveau fœtal en développement doit croître, en moyenne, à un rythme d’environ 250 000 cellules nerveuses par minute tout au long d’une grossesse.

    Ces cellules nerveuses sont souvent générées loin de l’endroit où elles résideront et fonctionneront éventuellement dans le nouveau cerveau, une migration qui, bien que très étudiée dans des modèles animaux utilisant des traceurs chimiques ou biologiques, n’a jamais été étudiée directement chez l’homme. Jusqu’à maintenant.

    Dans un nouvel article, publié en ligne le 20 avril 2022 dans Naturedes scientifiques de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego et du Rady Children’s Institute of Genomic Medicine décrivent de nouvelles méthodes pour déduire le mouvement des cellules cérébrales humaines au cours du développement fœtal en étudiant des individus adultes en bonne santé récemment décédés de causes naturelles.

    « Chaque fois qu’une cellule se divise en deux cellules filles, par hasard, une ou plusieurs nouvelles mutations apparaissent, qui laissent une trace de chapelure qui peut être lue par les séquenceurs d’ADN modernes », a déclaré l’auteur principal Joseph Gleeson, MD, professeur Rady de Neuroscience à la faculté de médecine de l’UC San Diego et directeur de la recherche en neurosciences au Rady Children’s Institute for Genomic Medicine.

    « En développant des méthodes pour lire ces mutations dans le cerveau, nous sommes en mesure de révéler des informations clés sur la façon dont le cerveau humain se forme, en comparaison avec d’autres espèces. »

    Bien qu’il existe 3 milliards de bases d’ADN – et plus de 30 billions de cellules dans le corps humain – Gleeson et ses collègues ont concentré leurs efforts sur quelques centaines de mutations d’ADN qui sont probablement apparues au cours des premières divisions cellulaires après la fécondation de l’embryon ou pendant développement précoce du cerveau. En suivant ces mutations dans tout le cerveau d’individus décédés, ils ont pu pour la première fois reconstituer le développement du cerveau humain.

    Pour comprendre le type de cellules affichant ces mutations du fil d’Ariane, ils ont développé des méthodes pour isoler chacun des principaux types de cellules du cerveau. Par exemple, en établissant le profil des mutations dans les neurones excitateurs par rapport aux neurones inhibiteurs, ils ont confirmé la suspicion de longue date selon laquelle ces deux types de cellules sont générés dans différentes zones germinales du cerveau, puis se mélangent plus tard dans le cortex cérébral, la couche la plus externe. de l’orgue.

    Cependant, ils ont également découvert que les mutations trouvées dans les côtés gauche et droit du cerveau étaient différentes les unes des autres, suggérant que – du moins chez l’homme – les deux hémisphères cérébraux se séparent au cours du développement beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant.

    Les résultats ont des implications pour certaines maladies humaines, comme les épilepsies réfractaires, où les patients présentent des crises convulsives spontanées et nécessitent une intervention chirurgicale pour supprimer un foyer épileptique cérébral, a déclaré Martin W. Breuss, PhD, ancien scientifique du projet à l’UC San Diego et maintenant professeur adjoint à l’École de médecine de l’Université du Colorado.

    Breuss est co-premier auteur avec Xiaoxu Yang, PhD, chercheur postdoctoral et Johannes CM Schlachetzki, MD, scientifique du projet, tous deux à l’UC San Diego ; et Danny Antaki, PhD, ancien chercheur postdoctoral à l’UC San Diego, maintenant chez Twist Biosciences.

    « Cette étude », ont déclaré les auteurs, « résout le mystère de la raison pour laquelle ces foyers sont presque toujours limités à un hémisphère du cerveau. L’application de ces résultats à d’autres conditions neurologiques pourrait aider les scientifiques à comprendre plus de mystères du cerveau.

    Les co-auteurs incluent : Xin Xu, Changuk Chung, Guoliang Chai, Valentina Stanley, Qiong Song, Traci F. Newmeyer, An Nguyen, Beibei Cao, Jennifer McEvoy-Venneri et Brett R. Copeland, tous à UC San Diego et Rady Children’s Institute pour la médecine génomique ; Addison J. Lana, Sydney O’Brien, Marten A. Hoeksema, Alexi Nott, Martina P. Pasilla, Scott T. Barton et Christopher K. Glass, tous à l’UC San Diego ; Shareef Nahas, Lucitia Van Der Kraan et Yan Ding, Rady Children’s Institute for Genomic Medicine et le NIMH Brain Somatic Mosaicism Network.

    Le financement de cette recherche est venu, en partie, du Howard Hughes Medical Institute, du National Institute of Mental Health (subventions MH108898, RO1 MH124890, R21 AG070462), du National Institute on Aging (subventions RF1 AGO6106-02, R01 AGO56511-02, R01 NS096170-04) et le Centre de génomique IGM de l’UC San Diego (S10 OD026929).

    Vidéo: https://youtu.be/WfrvSYi9M6A

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