Le secret de la lente croissance du cerveau humain
Des chercheurs découvrent un "sablier cellulaire" qui rythme de développement de notre cerveau.
26 janvier 2023
.jpg)
Leuven, 26 January – Il faut plusieurs années au cerveau humain pour se développer complètement, alors que cela se produit beaucoup plus rapidement chez les autres espèces. On pense que la lente maturation du cerveau humain est importante pour son fonctionnement, mais quelle en est l’origine? Une équipe de chercheurs menée par Ryohei Iwata, Pierre Casimir et Pierre Vanderhaeghen (VIB-KU Leuven Center for Brain & Disease Research et ULB Institut de recherche interdisciplinaire en Biologie humaine et moléculaire (IRIBHM), faculté de Médecine) a découvert que les mitochondries, l'usine d'énergie dans les cellules, sont responsables de la vitesse à laquelle le cerveau se développe. Cette découverte permet de mieux comprendre un aspect essentiel de l'évolution de notre esppèce et a des implications importantes pour certaines maladies neurologiques. Leurs travaux ont été publiés dans Science.
Pierre Vanderhaeghen: “Nous avons découvert que les mitochondries donnent le rythme la maturation neuronale. Les neurones ont comme un sablier pour mesurer le temps, et ce sablier est fourni par les mitochondries. Il s'agit d'une étape importante pour comprendre l'un des plus grands mystères de la biologie : qu'est-ce qui rend le cerveau humain si distinct des autres espèces et pourquoi notre cerveau peut être si sensible à certaines maladies ? Nos découvertes pourront également être utilisées pour accélérer la recherche fondamentale et pharmaceutique sur les maladies neurologiques ou psychiatriques humaines, qui jusqu'à présent étaient fortement entravées par la lenteur du développement neuronal humain.”
Les neurones du cerveau humain mettent beaucoup plus de temps à se développer que les neurones des autres espèces. Il leur faut des années pour atteindre leur pleine maturité, au lieu de semaines chez la souris par exemple. On pense depuis longtemps que cette croissance lente est cruciale pour les fonctions supérieures du cerveau humain. Des études antérieures du laboratoire Vanderhaeghen ont montré que ce sont les neurones eux-mêmes qui contrôlent leur tempo de développement, et non des facteurs externes, mais quels sont les facteurs impliqués ?
Les mitochondries sont responsables de la production d'énergie dans les cellules. Notre cerveau fonctionne grâce à l'énergie produite par les mitochondries. Ici, Vanderhaeghen et son laboratoire ont découvert que les mitochondries déterminent également la vitesse de développement du cerveau. Ces connaissances peuvent avoir un impact significatif sur l'étude des maladies neurologiques.
.jpg "Des neurones de souris (à gauche) et un neurone humain (à droite). Mitochondries affichées en vert.")
Ryohei Iwata, chercheur postdoctoral et premier auteur de l'étude: "Nous avons fait cette découverte parce que nous avons développé un nouvel outil génétique pour mesurer le temps de développement des neurones. Nous avons ainsi inventé une nouvelle méthode pour obtenir des neurones plus matures des mois à l'avance, ce qui sera très précieux pour la recherche médicale et pharmaceutique."
En effet, lors de l'étude des maladies neuronales in vitro, la lenteur du développement des neurones freine souvent la recherche. Imitant le rythme lent de maturation observé in vivo, la croissance des neurones humains cultivés en laboratoire prend plusieurs mois (années) pour atteindre la maturité. Cela les rend particulièrement difficiles à étudier expérimentalement. Désormais, les scientifiques pourront accélérer la maturation neuronale, ce qui leur permettra de mieux étudier la fonction cérébrale et les modèles de maladies neurologiques.
Ces travaux ont également des implications potentiellement importantes pour certaines maladies du cerveau. Il existe des maladies qui frappent les mitochondries et les patients affectés présentent souvent des symptômes cérébraux précoces, qui pourraient être expliqués par la découverte rapportée ici. À l'inverse, certaines maladies connues pour affecter le développement du cerveau humain pourraient être liées aux mitochondries. L'équipe de Vanderhaeghen suivra ces questions importantes à l'avenir.
.jpg "Pierre Vanderhaeghen (à gauche) et Ryohei Iwata (à driote)")
Publication
Mitochondria Metabolism Sets the Species-Specific Tempo of Neuronal Development. Iwata, et al. Science, 2023. DOI 10.1126/science.abn4705.
Financement
Ce travail a été financé par des bourses du Conseil européen de la recherche (NEUROTEMPO), du FWO belge et du FRS/FNRS, du Fonds AXA pour la recherche, du Fonds Generet, de la Fondation belge Reine Elizabeth, de la Fondation ULB. Ryohei Iwata était chercheur postdoctoral du FRS/FNRS et Pierre Casimir Doctorant du FWO.
About VIB-KU Leuven Center for Brain & Disease Research
Scientists at the VIB-KU Leuven Center for Brain & Disease study how brain cells are organized and how they communicate with each other. These mechanisms reveal and provide insights into what goes wrong in brain diseases such as Alzheimer's, Parkinson's, ALS and dystonia. This basic work should ultimately lead to new drugs for use against these currently incurable diseases.
About KU Leuven
KU Leuven is Europe’s most innovative university (Reuters) and ranks 45th in the Times Higher Education World University Rankings. As Belgium's largest university, KU Leuven welcomes 60,000 students from over 140 countries. Its 7,000 researchers are active in a comprehensive range of disciplines. KU Leuven is a founding member of the League of European Research Universities (LERU) and has a strong European and international orientation. University Hospitals Leuven, its network of research hospitals, provides high-quality healthcare and develops new therapeutic and diagnostic insights with an emphasis on translational research. More info: www.kuleuven.be/english.
Articles liés
