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Nouveaux résultats importants sur les cellules souches neurales
En tant que cellules immatures, les cellules souches neurales doivent se « pelotonner » dans un environnement protégé qu’on appelle une niche afin de se diviser en toutes sortes de cellules qui peuplent le système nerveux. Mais pendant la maturation, ou au moment de la différenciation, les cellules souches neurales doivent arrêter de se diviser, se détacher de leurs voisines et migrer à l'endroit où elles sont nécessaires pour former les circuits adaptés afin que les individus pensent, sentent et interagissent avec le monde.
Désormais, les chercheurs sur les cellules souches à l'UCLA ont identifié de nouveaux composants de la voie génétique, qui contrôlent les propriétés adhésives, la prolifération des cellules souches neurales et la formation de neurones dans la première phase de développement .
La constatation faite par des scientifiques du Centre Eli et Edythe Broad du Centre de la Médecine régénérative et de la Recherche sur les cellules souches à l'UCLA pourrait s’avérer importante car les erreurs dans cette voie peuvent conduire à une variété d'anomalies congénitales qui affectent la structure du système nerveux, ainsi qu’à des changements plus subtils qui altèrent les fonctions cognitives et motrices associées à des troubles comme l'autisme.
Les résultats de cette étude de quatre ans ont été publiés le 26 Avril 2012 dans la revue des pairs : Neuron
L'équipe de l'UCLA a constaté qu’un équilibre fragile de l'expression génique permet à partir du bassin de souches neurales et de cellules mères, d’accroitre, tout d’abord, le développement initial, puis de stopper le processus de division afin de former les neurones à un moment bien précis.
"Un des plus grands mystères de la biologie, liée au développement, est ce qui constitue la transition entre la prolifération des cellules souches et leur différenciation. Dans nos études sur la formation des neurones moteurs, les cellules qui sont essentielles pour le mouvement, nous avons pu découvrir ce qui contrôle le développement rapide des cellules souches neurales et des cellules- mères, et, plus important, ce qui empêche leur prolifération quand l’accumulation de cellules est suffisante " a déclaré Bennett G. Novitch, un professeur adjoint de neurobiologie, au Broad Stem Cell Research Scientific Center et auteur principal de l'étude. "Si les neurones ne se forment pas au bon moment, cela pourrait conduire à des déficits dans leur nombre et à des défauts neurologiques qui peuvent devenir catastrophiques, potentiellement mortels "
Durant le premier trimestre du développement, les cellules souches neurales et les cellules mères forment une niche, ou une zone sécurisée, dans le système nerveux. Les cellules souches neurales et les cellules-mères se collent les unes aux autres d'une manière qui leur permet d'accroitre leur nombre et les empêchent de se différencier. Une protéine appelée N-cadhérine facilite cette adhésion, explique Novitch
Quand le temps est venu pour les cellules-mères neurales de devenir des neurones moteurs, deux protéines qui répriment l'expression des gènes, appelées FOXP2 et Foxp4, prolifèrent, puis, l’expression de la N-cadhérine est réduite au silence, ce qui provoque la séparation des neurones et des cellules mères et elles commencent à se différencier.
"Nous avons alors ces cellules en phase de division, ce qui les rend elles-mêmes plus nombreuses, et il faut stopper ce processus neuronal ainsi qu’empêcher l’adhérence entre les cellules" explique Novitch . "Jusqu'à présent, il n’a pas été établi clairement comment détacher les cellules "
Novitch et son équipe ont démontré que si on élimine la fonction des protéines Foxp, les neurones moteurs et d'autres cellules matures du système nerveux ne sont pas correctement formées parce que le gène N-cadhérine n'a pas été maitrisé, ce qui confirme l'équilibre fragile qui doit être atteint pour le développement normal de la souche et des cellules mères, et leur descendance neuronale.
"C'est une découverte fondamentale. La plupart des études ont porté sur la définition de ce qui favorise l'adhérence et l'auto-renouvellement des cellules souches neurales, plutôt que de ce qui rompt ces contacts," indique Novitch. "Nous avons également été surpris de voir comment de petits changements dans le degré d’adhésion cellulaire peuvent sensiblement modifier le développement et la structure du système nerveux. C'est une question d'équilibre, si vous avez trop ou trop peu de cellules souches ou de cellules mères, le résultat pourrait être désastreux. "
À l'avenir, Novitch et son équipe examineront si les fonctions de FOXP2 et de Foxp4 dans la régulation de l'adhérence cellulaire peuvent avoir une importance pour le maintien et la différenciation des cellules souches neurales dans le cerveau adulte, et si la perte de leur activité peut contribuer à la formation et à la croissance des tumeurs cérébrales. En outre, l’équipe de Novitch prévoit d’examiner si leurs conclusions sont pertinentes afin d’étudier les fonctions de FOXP2 et de Foxp4 dans d'autres aspects du développement neuronal, comme les mutations dans les protéines Foxp qui ont déjà été associées à une gamme de déficiences intellectuelles et de troubles d'orthophonie.
"Il est tentant de spéculer sur le fait que ces phénotypes de perte de fonction pourraient résulter d’adhérence cellulaire anormale associée à une dys-régulation de l’expression ou de la fonction de N-cadhérine», selon l'étude.
"Si c'est vrai, ces résultats pourraient fournir une explication moléculaire de l'association de la mutation des Foxp , avec le langage humain et le développement des troubles moteurs, y compris l'autisme."
Source: Science Daily Copyright © 1995-2011 ScienceDaily LLC (26/04/12)
