Comment générer de nouveaux neurones dans le cerveau
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Certaines zones du cerveau adulte contiennent des cellules souches neurales quiescentes ou dormantes qui peuvent potentiellement être réactivées pour former de nouveaux neurones. Cependant, le passage de la quiescence à la prolifération est encore mal compris. Une équipe dirigée par des scientifiques des Universités de Genève (UNIGE) et de Lausanne (UNIL) a découvert l’importance du métabolisme cellulaire dans ce processus et identifié comment réveiller ces cellules souches neurales et les réactiver. Des biologistes ont réussi à augmenter le nombre de nouveaux neurones dans le cerveau de souris adultes et même âgées. Ces résultats, prometteurs pour le traitement des maladies neurodégénératives, sont à découvrir dans la revue Avancées scientifiques.
Les cellules souches ont la capacité unique de produire en continu des copies d’elles-mêmes et de donner naissance à des cellules différenciées dotées de fonctions plus spécialisées. Les cellules souches neurales (CNS) sont responsables de la construction du cerveau au cours du développement embryonnaire, générant toutes les cellules du système nerveux central, y compris les neurones.
La capacité de neurogenèse diminue avec l’âge
Étonnamment, les NSC persistent dans certaines régions du cerveau même après la formation complète du cerveau et peuvent fabriquer de nouveaux neurones tout au long de la vie. Ce phénomène biologique, appelé neurogenèse adulte, est important pour des fonctions spécifiques telles que les processus d’apprentissage et de mémoire. Cependant, dans le cerveau adulte, ces cellules souches deviennent plus silencieuses ou « dormantes » et réduisent leur capacité de renouvellement et de différenciation. En conséquence, la neurogenèse diminue significativement avec l’âge. Les laboratoires de Jean-Claude Martinou, professeur émérite au Département de biologie moléculaire et cellulaire de la Faculté des sciences de l’UNIGE, et de Marlen Knobloch, professeure associée au Département des sciences biomédicales de l’UNIL Faculté de biologie et de médecine, ont découvert un mécanisme métabolique par lequel les NSC adultes peuvent sortir de leur état dormant et devenir actifs.
“Nous avons découvert que les mitochondries, les organites productrices d’énergie au sein des cellules, sont impliquées dans la régulation du niveau d’activation des NSC adultes”, explique Francesco Petrelli, chercheur à l’UNIL et co-premier auteur de l’étude avec Valentina Scandella. Le transporteur mitochondrial du pyruvate (MPC), un complexe protéique découvert il y a onze ans dans le groupe du professeur Martinou, joue un rôle particulier dans cette régulation. Son activité influence les options métaboliques qu’une cellule peut utiliser. En connaissant les voies métaboliques qui distinguent les cellules actives des cellules dormantes, les scientifiques peuvent réveiller les cellules dormantes en modifiant leur métabolisme mitochondrial.
De nouvelles perspectives
Des biologistes ont bloqué l’activité du MPC en utilisant des inhibiteurs chimiques ou en générant des souris mutantes pour le Mpc1gène. Grâce à ces approches pharmacologiques et génétiques, les scientifiques ont pu activer des NSC dormantes et ainsi générer de nouveaux neurones dans le cerveau de souris adultes et même âgées. ”Avec ce travail, nous montrons que la redirection des voies métaboliques peut influencer directement l’état d’activité des CNS adultes et par conséquent le nombre de nouveaux neurones générés”, résume le professeur Knobloch, co-auteur principal de l’étude. ”Ces résultats apportent un nouvel éclairage sur le rôle du métabolisme cellulaire dans la régulation de la neurogenèse. A long terme, ces résultats pourraient conduire à des traitements potentiels pour des conditions telles que la dépression ou les maladies neurodégénératives”, conclut Jean-Claude Martinou, co-auteur principal de l’étude.
