Des chercheurs découvrent que les neurones naviguent dans le corps d’une manière influencée par les gènes contrôlant les cellules des vaisseaux sanguins

Maintenant, une nouvelle étude collaborative entre des scientifiques de l’Institut Salk et des collègues de l’Institut scientifique de San Raffaele en Italie montre comment les gènes des vaisseaux sanguins jouent un rôle essentiel dans le développement des motoneurones en ordonnant aux vaisseaux sanguins de s’écarter.

Les résultats, publiés le 7 octobre 2022 dans la revue Neurone, fournissent une nouvelle compréhension de la façon dont une relation “push-pull” avec les vaisseaux sanguins – dans laquelle les neurones en croissance attirent les vaisseaux sanguins vers eux tout en les écartant – guide la croissance et le développement des motoneurones et, potentiellement , une grande variété de types de cellules dans tout le corps. La découverte a également des implications pour comprendre les maladies dans lesquelles les connexions des motoneurones sont détruites, telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA) ou l’amyotrophie spinale (SMA).

“Cette découverte révèle un ensemble d’interactions moléculaires et cellulaires qui n’avaient pas été comprises auparavant”, déclare l’auteur co-correspondant Samuel Pfaff, professeur au Laboratoire d’expression génique et titulaire de la chaire Benjamin H. Lewis à Salk. “Notre découverte de la façon dont ces gènes régulent la croissance des vaisseaux sanguins et le développement des neurones a des implications qui vont de la compréhension de la formation d’autres circuits cérébraux à la compréhension même de la façon dont les cellules cancéreuses interagissent avec leur environnement.”

Les connexions des motoneurones se forment au cours du développement fœtal. Ce processus de câblage du système nerveux est d’une précision exquise, les cellules établissant des milliards de connexions qui atteignent tout le corps. Et pourtant, le processus génétique qui dirige ce développement est encore mal compris.

Des recherches antérieures se sont concentrées sur le rôle de gènes spécifiques directement liés aux motoneurones et sur leur croissance. Mais pour cette étude, les scientifiques ont adopté une approche plus globale, en examinant les gènes à la fois à l’intérieur et à l’extérieur du système nerveux.

Les chercheurs ont randomisé des mutations génétiques chez des souris et ont examiné de près les motoneurones en développement des animaux. À leur grande surprise, ils ont découvert que les souris dont les motoneurones ne se développaient pas correctement présentaient des mutations qui n’affectaient pas le système nerveux mais le système vasculaire, qui comprend les vaisseaux sanguins.

Chez les souris en bonne santé, les motoneurones peuvent se développer à partir de la moelle épinière et naviguer à travers les tissus environnants pour atteindre des groupes musculaires distants. Cependant, les scientifiques ont observé que chez les souris présentant des mutations vasculaires, les motoneurones semblaient se coincer derrière une barrière de vaisseaux sanguins. Ils ont découvert que la mutation avait affecté la capacité des vaisseaux sanguins à détecter les neurones qui s’approchaient et à s’écarter.

“Il y a une collision entre les axones en croissance et les cellules vasculaires”, explique l’auteur co-correspondant Dario Bonanomi, chef de groupe de neurobiologie moléculaire à l’Institut scientifique San Raffaele de Milan, en Italie, et anciennement de Salk. “Lorsque vous éloignez ce récepteur des cellules des vaisseaux sanguins, les axones moteurs entrent en collision avec les vaisseaux sanguins et leur progression vers les muscles est altérée et bloquée.”

La découverte éclaire la danse délicate des neurones en développement, qui doivent attirer les vaisseaux sanguins pour alimenter leur croissance, tout en les repoussant à s’écarter du chemin. Il est pertinent d’aborder les obstacles qui doivent être surmontés dans le développement de la « thérapie de remplacement » des motoneurones à l’aide de cellules souches, un traitement potentiel pour les maladies où les motoneurones dégénèrent, y compris la SLA et la SMA.

À l’avenir, les scientifiques prévoient d’examiner la “diaphonie” entre les nerfs et les vaisseaux sanguins dans d’autres contextes, ainsi que la façon dont les systèmes nerveux et vasculaire réagissent aux accidents vasculaires cérébraux, aux lésions cérébrales et aux maladies dégénératives comme la SLA et la SMA.

D’autres auteurs comprenaient Neal D. Amin de Salk; Luis F. Martins, Ilaria Brambilla, Alessia Motta, Stefano de Pretis, Ganesh Parameshwar Bhat, Aurora Badaloni et Chiara Malpighi de l’Institut scientifique San Raffaele en Italie ; Fumiyasu Imai et Yutaka Yoshida du Burke Neurological Institute à New York ; et Ramiro D. Almeida de l’Université de Coimbra au Portugal.

Ce travail a été financé par le Conseil européen de la recherche (subvention 335590), le Giovanni Armenise-Harvard Foundation Career Development Award, le Howard Hughes Medical Institute Investigator Award, le National Institute of Neurological Disorders and Stroke (RO1 NS123160-01), le Sol Goldman Charitable Trust et la chaire Benjamin H. Lewis en neurosciences.