Disséquer le cerveau, une cellule à la fois

Définition d’une ligne de base monocellulaire pour comprendre les troubles cognitifs et les maladies

Source: Arek Socha / Pixabay

Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences de Beijing ont innové avec leurs travaux récents sur le cortex préfrontal au niveau de la cellule unique pendant le développement du foetus humain.

Le cortex préfrontal humain (PFC), une zone du cerveau qui contient plus d’un milliard de cellules, est souvent reconnu pour son rôle dans la prise de décision, largement mentionné dans le contexte de la maturité de l’adolescent (… ou de son absence). Les études de neuro-imagerie suggèrent fortement que notre CFP continue de se développer dans la vingtaine, ce qui est logique lorsque nous nous posons des questions telles que: “Pourquoi ces jeunes de 15 ans se défient-ils pour manger des gousses?”

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Notre PFC est essentielle pour la cognition de niveau supérieur, y compris la mémoire de travail et le fonctionnement socio-émotionnel, car elle continue à développer de nouvelles connexions et modifications au sein de ses circuits à mesure que nous vieillissons. Les populations de cellules fonctionnelles apparaissent et migrent d’abord dans le PFC en développement in utero , mais les changements moléculaires sous-jacents à ce stade précoce de développement sont restés largement inconnus, en partie à cause de la difficulté à définir précisément les types de cellules du cortex préfrontal. beaucoup plus complexe que cela puisse paraître.

L’équipe de recherche basée à Beijing, dirigée en partie par le Dr Xiaoqun Wang, a non seulement analysé l’expression génique de plus de 2 300 cellules individuelles dans le PFC, mais a également étudié les trajectoires développementales de ces cellules conformément au Comité d’éthique de l’étude de la reproduction de l’Université de Pékin).

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Source: Gerd Altmann / Pixabay

En utilisant le séquençage d’ARN à cellule unique, une technique qui permet aux scientifiques de déterminer quels gènes sont exprimés dans chaque cellule (sur la base des transcriptions présentes), les chercheurs ont identifié six classes principales de cellules dans le PFC humain en développement et 35 sous-types. Ce faisant, ils ont non seulement illustré la diversité des types de cellules dans le PFC humain, indiquant la complexité cellulaire sous-jacente à la cognition humaine, mais ils ont également découvert de nouveaux marqueurs génétiques des cellules progénitrices neurales (NPC). Les PNJ sont des cellules qui non seulement sont capables de se répliquer elles-mêmes, mais se différencient également pour devenir des types de cellules plus spécialisées, par exemple les cellules gliales essentielles mais quelque peu énigmatiques du cerveau.

La découverte de ces marqueurs a non seulement montré l’hétérogénéité au sein des PNJ, mais elle a également fourni aux scientifiques un outil supplémentaire pour étudier comment un type de cellule donne naissance à un autre et permet la formation de circuits neuronaux importants au cours du développement fœtal.

Le PFC a été impliqué dans des déficits cognitifs majeurs et des troubles neurodéveloppementaux, y compris la schizophrénie. Dans le cas de la schizophrénie, des changements sont observés dans la structure et la fonction du PFC, en partie à cause de l’amincissement du cortex. L’équipe de recherche a été en mesure de définir le moment où les neurones excitateurs et inhibiteurs, des cellules du CFP associées à des troubles comme la schizophrénie et l’autisme, apparaissent et deviennent matures. Comprendre comment et quand ces types de cellules surviennent pourrait constituer le fondement du développement de thérapies contre ces défauts neurologiques et d’autres.

Cette équipe basée à Pékin n’a pas été la première à explorer le cerveau humain au niveau d’une seule cellule et ce ne sera certainement pas la dernière. Les chercheurs travaillent continuellement à optimiser la manière dont ils collectent des informations sur différentes régions du cerveau, à différents stades de développement, en créant un plan de référence complet pour étudier la base moléculaire de l’expérience humaine, de la formation de la mémoire aux maladies neurodégénératives. À mesure que les méthodes à haut débit deviennent plus courantes, les nouvelles découvertes continuent de nous rapprocher de la compréhension du paysage incroyablement intimidant, mais beau, qu’est le cerveau humain.