Une étude publiée dans Nature Neuroscience remet en question une vision ancienne du développement cérébral. Les chercheurs montrent que les régions antérieure et postérieure du cerveau pourraient suivre, dès les premiers stades embryonnaires, des trajectoires cellulaires différentes. Une découverte fondamentale qui pourrait surtout améliorer les modèles utilisés pour étudier certaines maladies neurologiques.
Le cerveau est généralement présenté comme un organe unique qui se spécialise progressivement au cours du développement embryonnaire. De nouveaux travaux viennent pourtant nuancer cette représentation. Des chercheurs montrent que certaines grandes régions cérébrales pourraient être engagées très tôt dans des voies de développement distinctes, bien avant l’apparition des structures complexes du cerveau adulte.
L’étude, publiée dans Nature Neuroscience, s’appuie notamment sur le suivi de lignées cellulaires chez l’embryon de souris et sur des expériences menées à partir de cellules souches pluripotentes humaines. Les scientifiques distinguent deux populations précurseurs : l’une destinée à former les parties antérieures du cerveau, l’autre orientée vers le cerveau postérieur.
Cette différence ne se limite pas à la localisation future des cellules. Les deux populations présentent également des caractéristiques moléculaires distinctes, notamment dans l’organisation de la chromatine, c’est-à-dire dans la manière dont l’ADN est rendu accessible et utilisé par la cellule.
Ces résultats ne signifient pas pour autant que l’être humain possède « deux cerveaux ». Ils suggèrent plutôt que le cerveau adulte résulte de la convergence de programmes de développement différents, déjà engagés à un stade très précoce.
L’intérêt de cette découverte dépasse toutefois la seule compréhension du développement embryonnaire. Elle pourrait aider à résoudre un problème rencontré depuis longtemps en laboratoire. Les chercheurs savent relativement bien produire certains neurones correspondant aux régions antérieures du cerveau à partir de cellules souches. En revanche, obtenir des neurones appartenant précisément au cerveau postérieur reste beaucoup plus difficile.
Selon les auteurs, cette difficulté pourrait venir du fait que de nombreux protocoles tentaient jusqu’ici de transformer des cellules déjà engagées dans une trajectoire différente. En reproduisant plus fidèlement la voie de développement du cerveau postérieur, l’équipe a réussi à générer des motoneurones présentant les caractéristiques attendues de régions bien précises.
Cette avancée pourrait fournir de meilleurs modèles pour étudier certaines maladies neurologiques. Des populations de motoneurones du cerveau postérieur interviennent notamment dans la déglutition, les mouvements du visage et plusieurs fonctions indispensables au fonctionnement de l’organisme. Certaines sont également vulnérables dans des maladies comme la sclérose latérale amyotrophique ou l’amyotrophie spinale.
Pouvoir reproduire ces cellules de manière plus fidèle permettrait aux chercheurs de mieux observer les mécanismes de la maladie, de comprendre pourquoi certains neurones dégénèrent davantage que d’autres et, éventuellement, de tester de nouvelles stratégies thérapeutiques.
D’autres applications pourraient émerger. Le cerveau postérieur intervient également dans des circuits liés au contrôle de l’appétit, de la satiété et du métabolisme. De nouveaux modèles cellulaires pourraient ainsi contribuer à mieux comprendre certaines voies neurologiques impliquées dans l’obésité et dans l’action de traitements qui ciblent ces mécanismes.
Les auteurs avancent enfin une hypothèse sur l’évolution du système nerveux. Certaines caractéristiques observées pourraient remonter à plusieurs centaines de millions d’années, ce qui suggère que l’organisation actuelle du cerveau conserve la trace de programmes de développement très anciens.
Il est encore trop tôt pour parler de révolution thérapeutique. L’étude ne débouche pas directement sur un nouveau traitement. Elle pourrait néanmoins changer la manière dont les chercheurs reproduisent certaines parties du système nerveux en laboratoire. Et c’est probablement là que réside, pour la médecine, son apport le plus concret : disposer de modèles plus proches de la réalité biologique pour comprendre des maladies qui restent aujourd’hui difficiles à étudier.
Amina Azoune