Créer des neurones en stoppant la mort cellulaire

Biologie Les cellules condamnées à mourir de la mouche du vinaigre peuvent se développer en nouvelles populations de neurones.

La mouche du vinaigre est une espèce d'insectes diptères brachycères de la famille des Drosophilidae.

La mouche du vinaigre est une espèce d'insectes diptères brachycères de la famille des Drosophilidae. Image: Keystone

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En empêchant la mort programmée de cellules olfactives chez la mouche du vinaigre, des chercheurs lausannois lui ont conféré la capacité de flairer le CO2, comme les moustiques. Il s'agit vraisemblablement d'un mécanisme évolutif ayant contribué à la séparation des deux espèces, selon ces travaux publiés dans la revue Science Advances.

Durant le développement du cerveau, une grande partie des neurones créés s'autodétruit. Chez l'être humain, ce suicide cellulaire programmé, appelé apoptose, conduit à la disparition d'environ 50% des neurones dans certaines régions cérébrales.

Il s'agit d'un mécanisme régulateur essentiel qui permet d'éliminer l'excès de cellules produites, a indiqué mercredi l'Université de Lausanne (UNIL) dans un communiqué.

Dans cette nouvelle étude, Richard Benton, professeur ordinaire au Centre intégratif de génomique de l'UNIL, montre qu'en changeant le destin des cellules condamnées à mourir, ces dernières se développent naturellement en nouvelles populations de neurones.

Bloquer le hara-kiri cérébral

L'équipe lausannoise est spécialisée dans l'étude de l'évolution du système nerveux, en particulier de l'odorat, chez la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster). Cet insecte reconnaît les odeurs grâce à ses antennes recouvertes de poils qui contiennent les neurones olfactifs.

Durant la métamorphose, lorsque le cerveau se développe pour atteindre le stade adulte, chacun des poils est créé à partir d'une cellule qui se divise pour former – potentiellement – quatre neurones «frères». Mais, dans la plupart des poils, deux de ces cellules sont éliminées en cours de route.

Les scientifiques ont eu l'idée d'inhiber génétiquement le dernier stade de l'apoptose, celui où la cellule s'autodétruit totalement, et ont observé le comportement de ces «zombies».

«Nous avons eu la surprise de découvrir qu'ils se développent en neurones fonctionnels», indique Richard Benton, cité dans le communiqué. Ils sont capables d'exprimer les récepteurs olfactifs nécessaires pour percevoir les odeurs, émettent des signaux électriques et prolongent leurs fibres nerveuses (axones) jusque dans le cerveau.

Les travaux montrent toutefois que leurs rôles et leurs propriétés ne sont pas strictement identiques à ceux des neurones existant déjà. En effet, les cellules «survivantes» forment de nouveaux réseaux dans le cerveau.

Des mouches-moustiques

Dans un second temps, les chercheurs ont comparé des moustiques (Anopheles gambiae) à des drosophiles. Les premiers possèdent un type de poils sensoriels qui contient trois neurones, soit un de plus que chez les drosophiles.

Cette cellule additionnelle exprime des récepteurs capables de détecter le dioxyde de carbone (CO2), et donc la présence humaine. Or chez les mouches étudiées, les nouveaux neurones apparus suite à l'arrêt de l'apoptose présentent les mêmes caractéristiques.

Ainsi, en faisant survivre des cellules vouées à mourir, les biologistes ont en quelque sorte «gommé» la différence entre ces deux espèces d'insectes, issues d'un ancêtre commun qui vivait il y a 250 millions d'années. Cela indique que des changements dans l'apoptose sont en partie responsables de l'adaptation des moustiques et des drosophiles à leurs milieux spécifiques, selon les auteurs.

D'un point de vue évolutif, l'étude montre que des cellules vouées à mourir ont conservé, au cours du temps, la capacité à se développer en neurone. «Cela suggère qu'elles pourraient à l'avenir jouer un rôle déterminant si une espèce est amenée à devoir s'adapter à de nouvelles pressions de son environnement», conclut le professeur. Ces travaux ont été menés en collaboration avec des chercheurs d'Angleterre (Francis Crick Institute) et d'Allemagne (Institut Max-Planck d'écologie chimique). (ats/nxp)

Créé: 11.03.2020, 21h54

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