Bien que nous utilisions constamment notre cerveau sans y penser, il est beaucoup plus difficile de comprendre comment il fait ce qu’il fait. Pour y parvenir, les scientifiques recourent depuis des décennies à des modèles animaux pour leurs expériences sur le cerveau.
En fait, la plupart des connaissances sur le développement du cervelet – la zone du cerveau qui reçoit et coordonne les informations sensorielles et nos réponses physiques à celles-ci – proviennent des souris. Une nouvelle étude suggère que cela pourrait être un problème.
Alors que les humains ont clairement un volume de cerveau plus important que les souris, une nouvelle recherche montre que les comparaisons avec ces modèles animaux peuvent être plus difficiles que nous ne l’imaginions auparavant, en raison de certaines différences fondamentales dans la façon dont nos cerveaux se développent.
“Nos résultats indiquent la présence de nombreuses différences marquées dans les schémas de développement entre le cervelet de la souris et celui de l’homme”, ont déclaré les neuroscientifiques Parthiv Haldipur et Kathleen Millen du Seattle Children’s Research Institute dans un courriel adressé à ScienceAlert.
Haldipur et Millen, ainsi qu’une équipe de chercheurs internationaux, ont étudié le développement du cervelet chez l’homme entre 30 jours après la conception et 9 mois après la naissance, et l’ont comparé à celui des souris et des macaques, des primates fréquemment utilisés dans la recherche sur le cerveau.
En examinant et en comparant les morphologies et les expressions moléculaires de ces cerveaux en développement, ils ont découvert des groupes entiers de cellules cérébrales chez l’homme, qui n’avaient jamais été observés auparavant dans cette région du cerveau, ni chez la souris ni chez le macaque.
“Ces cellules n’ont jamais été décrites chez aucun autre vertébré et semblent être spécifiques à l’homme”, ont déclaré Haldipur et Millen.
Il s’agit d’un type de cellules progénitrices, comme les cellules souches qui donnent naissance à d’autres cellules, mais plus limitées dans le type de cellules qu’elles peuvent former.
Les chercheurs décrivent ces cellules comme des progéniteurs basaux de type glial outer-radial (quelle expression !).
Jusqu’à présent, leur présence n’était connue que dans le cortex cérébral des mammifères – la couche neuronale externe de notre cerveau, impliquée dans la mémoire, la pensée et le langage. C’est la première fois qu’ils ont été repérés dans le cervelet.
L’étude a révélé que dans une zone du cervelet humain en développement, appelée lèvre rhombique, ces cellules progénitrices deviennent la source principale d’une cellule cérébrale appelée neurone granule cérébelleux.
Il s’agit du type de neurones le plus abondant, qui représente 80 % de l’ensemble des neurones du cerveau humain.
“Chez l’homme, nous constatons que le développement du lobe rhombique est prolongé et qu’il est présent tout au long de la gestation, y compris au cours du 3e trimestre, lorsque le volume du cervelet humain est multiplié par 5”, ont déclaré Haldipur et Millen.
Des études récentes suggèrent que cette expansion de la lèvre rhombique pourrait être liée à la cognition humaine, expliquent Haldipur et Millen.
“Peut-être que la persistance de la lèvre rhombique humaine assure une croissance adéquate de cette région du cervelet humain qui est d’une importance capitale”, ont-ils déclaré.
Ces découvertes rendent encore plus incertaines les conclusions déjà provisoires des modèles animaux utilisés pour étudier la neurologie humaine. Mais elles expliquent aussi certaines énigmes neurologiques.
“Alors que de nombreuses caractéristiques du développement du cervelet sont conservées et que les souris ont apporté de nombreuses réponses, plusieurs anomalies congénitales du cervelet humain ont été difficiles à modéliser”, expliquent Haldipur et Millen.
Il s’agit notamment d’une affection neurologique appelée malformation de Dandy-Walker, qui se produit lorsque la lèvre rhombique ne se développe pas correctement. Elle entraîne des problèmes de mouvement, d’intelligence, d’humeur et d’autres fonctions neurologiques.
“Il est désormais clair que les mécanismes pathologiques sous-jacents [de la malformation de Dandy-Walker] ne pourront jamais être entièrement modélisés chez la souris, car celle-ci ne possède pas les zones de développement transitoires d’importance critique que l’on observe chez l’homme”, révèlent Haldipur et Millen.
Les échantillons de souris utilisés dans l’étude ont été prélevés sur des animaux de laboratoire, les recherches sur les macaques ont été effectuées grâce à des images provenant de la ressource MacBrain, et les chercheurs ont utilisé 100 échantillons de tissus humains prélevés dans des hôpitaux et des institutions ayant accès à des dons de tissus.
Bien que les chercheurs ne sachent pas ce que l’absence de ce groupe de cellules progénitrices chez les macaques signifie pour les autres primates, cette étude souligne la nécessité d’examiner de plus près ces différences de développement chez toutes les espèces que nous utilisons pour étudier la neurologie.
“Nos études soulignent l’urgence de procéder à d’autres analyses du développement cérébelleux chez l’homme et la souris afin de mieux définir la valeur et les limites des modèles génétiques murins de troubles du développement neurologique chez l’homme”, concluent les chercheurs dans leur article.
Ils s’efforcent maintenant d’en savoir plus sur ces zones de cellules progénitrices nouvellement identifiées dans l’espoir de mettre au point de meilleurs diagnostics et traitements des troubles du développement neurologique.
Leur étude a été publiée dans Science.