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Résumé: Une nouvelle étude met en lumière le mouvement des neurones dans tout le cerveau au cours du développement fœtal. Les chercheurs ont également découvert que les deux hémisphères du cortex humain se sont séparés plus tôt dans le développement qu’on ne le pensait auparavant.

La source: UCSD

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 30 000 milliards 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 au début du développement. 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.

Le développement du cerveau fœtal implique la création et la migration de milliards de neurones au cours de la grossesse. Crédit : Veronika Mertens

Pour comprendre le type de cellules présentant 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, ce qui suggère 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, Ph.D., ancien scientifique du projet à l’UC San Diego et maintenant un professeur adjoint à l’École de médecine de l’Université du Colorado.

1 crédit

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

À propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

Auteur: Scott Lafee
La source: UCSD
Contacter: Scott La Fee – UCSD
Image: L’image est créditée à Veronika Mertens

Recherche originale : Accès fermé.
“Le mosaïcisme somatique révèle des distributions clonales du développement néocortical” par Martin W. Breuss et al. Nature


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Le mosaïcisme somatique révèle des distributions clonales du développement néocortical

La structure du néocortex humain sous-tend les traits spécifiques à l’espèce et reflète des programmes de développement complexes. Ici, nous avons cherché à reconstruire les processus qui se produisent au cours du développement précoce en échantillonnant

tissus humains adultes. Nous avons analysé des clones néocorticaux dans un cerveau humain post-mortem grâce à une évaluation complète du mosaïcisme somatique cérébral, agissant comme des enregistreurs de lignée neutre.

Nous avons combiné l’échantillonnage de 25 emplacements anatomiques distincts avec le séquençage profond du génome entier chez un individu décédé neurotypique et confirmé les résultats avec 5 échantillons prélevés sur chacun des trois donneurs supplémentaires. Nous avons identifié 259 variantes de mosaïque authentiques à partir du cas index, puis nous avons déconvolué des organisations géographiques, de type cellulaire et de clade distinctes dans le cerveau et d’autres organes.

Nous avons constaté que les clones dérivés après l’accumulation de 90 à 200 progéniteurs dans le cortex cérébral avaient tendance à respecter l’axe médian, bien avant les axes antéro-postérieur ou ventral-dorsal, représentant une hiérarchie secondaire suivant la structuration globale des domaines du cerveau antérieur et du cerveau postérieur.

Les clones à travers les cellules dérivées du néocortex étaient compatibles avec une double origine des populations cellulaires dorsales et ventrales, similaires aux rongeurs, tandis que la lignée de la microglie semblait distincte des autres cellules cérébrales résidentes.

Nos données fournissent une analyse complète du mosaïcisme somatique cérébral à travers le néocortex et démontrent les origines cellulaires et les modèles de distribution des progéniteurs dans le cerveau humain.