Une étude dévoile de nouvelles informations importantes sur la manière dont les cellules souches neurales sont activées dans le cerveau humain adulte

Un neuroscientifique de la Faculté de médecine de l’Université d’Ottawa a dirigé une équipe de recherche canadienne qui a révélé de nouvelles données importantes sur la dynamique d’activation des cellules souches neurales (CSN), c’est-à-dire les cellules qui forgent notre système nerveux central et alimentent les cellules primaires autorenouvelables dans le cerveau humain adulte.

L’équipe de collaboration dirigée par le professeur Armen Saghatelyan, de l’Université d’Ottawa, a cherché à comprendre comment les CSN intègrent une multitude de signaux provenant de différents types de cellules du cerveau – et comment elles décodent ces signaux.

Ces questions sont importantes, car la façon dont les CSN réagissent aux signaux de leur environnement cellulaire détermine la probabilité qu’elles restent dans leur état de dormance et de non-division, ce qu’on appelle la « quiescence », ou qu’elles soient activées en vue de croître et de se diviser, générant ainsi de nouveaux neurones et de nouvelles cellules gliales au cours du processus.

Les résultats de cette étude, qui ont été publiés aujourd’hui dans Cell Stem Cell, seront certainement d’un grand intérêt pour les scientifiques qui étudient une série de maladies neurologiques survenant à l’âge l’adulte et liées au vieillissement. Dans le paysage neuronal, sortir les CSN de leur état de dormance, qui leur permet de conserver leurs ressources et leur énergie, est essentiel pour la régénération neuronale et la réparation des lésions cérébrales.

« Ces données permettent de mieux comprendre comment les CSN peuvent être activées de sorte qu’elles génèrent davantage de neurones et de cellules gliales afin de lutter contre différents troubles neurologiques et le vieillissement. Nous étudions actuellement les réactions des CSN dans certaines de ces conditions », déclare le professeur Saghatelyan, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en neurogenèse postnatale (la neurogenèse est le processus par lequel de nouveaux neurones se forment dans le cerveau) et auteur principal de la nouvelle publication.

Relation Parent-Enfant 

L’une des principales pistes de réflexion porte sur la manière dont les cellules souches s’enroulent autour de leur progéniture appelée « cellules filles » – des cellules génétiquement identiques créées après la division d’une cellule parentale. L’équipe a découvert que les CSN reçoivent en fait un retour d’information constant de la part de leurs cellules filles bavardes. Le professeur Saghatelyan compare cela à une « relation parent-enfant » dans laquelle le parent est très attentif aux réactions de son enfant.

« De nombreux parents s’y reconnaîtront, car ils aiment recevoir des nouvelles de leurs enfants. En fonction de cette information, les parents seront rassurés de savoir que tout va bien ou prendront les mesures nécessaires », explique-t-il, comparant cette dynamique à l’état cellulaire de quiescence ou d’activation.

La révélation de ce mécanisme caché est une découverte majeure, car elle fournit un cadre entièrement nouveau pour comprendre cette relation cellulaire dans le cerveau humain.

« Jusqu’à présent, on pensait que les CSN n’engendraient que des membres de leur descendance et qu’il n’y avait pas d’interactions entre eux », explique le professeur Saghatelyan. « Mais nos travaux remettent en question cette notion et montrent qu’il existe une interaction structuro-fonctionnelle étroite entre les CSN et leur descendance – et que le nombre de membres de leur descendance ou l’efficacité des interactions entre les membres de la descendance et les CSN détermine si les cellules souches neurales restent quiescentes ou si elles sont activées pour générer des neurones et des cellules gliales. »

En outre, le nombre de cellules filles et l’efficacité des interactions de rétroaction avec les CSN « déterminent si les cellules souches sont activées ou si elles restent prêtes à répondre aux besoins futurs », explique le professeur Saghatelyan. En résumé, il explique qu’un faible nombre de membres de descendance cellulaire entraîne l’activation des CSN, tandis qu’un grand nombre de membres de descendance les maintient dans leur état typique de quiescence dans le cerveau adulte.

En plus, cette nouvelle publication nous permet de mieux comprendre comment les CSN intègrent et décodent une multitude de signaux dans l’espace et dans le temps. Selon le professeur Saghatelyan, l’étude révèle pour la première fois que « la signalisation calcique dans les CSN permet l’intégration et le décodage de tous ces signaux ».

Informer les Futures Thérapies

Dans l’ensemble, ces nouvelles possibilités de comprendre comment les cellules souches neurales décodent les signaux et comment leur activation est déclenchée pourraient fort possiblement servir d’appui à tout traitement futur des troubles du développement neurologique chez les humains. En effet, faire avancer cette possibilité est la prochaine étape pour les équipes de recherche qui explorent les questions suscitées par ces travaux.

« Nous étudions maintenant comment les interactions des CSN avec les différents types de cellules de leur micro-environnement sont affectées dans différentes situations physiologiques et pathologiques, ainsi que dans le fait de vieillir en santé », explique le professeur Saghatelyan, dont le laboratoire de recherche à la Faculté de médecine se concentre sur la production de nouvelles connaissances pour aider à stimuler la régénération neuronale.

Cette étude, entamée à l’Université Laval où se trouvait le laboratoire du professeur Saghatelyan jusqu’en 2022, a été menée à la Faculté de médecine de l’Université d’Ottawa. Le séquençage de cellules individuelles et la transcriptomique spatiale ont été réalisés par des collaboratrices et collaborateurs dans leurs laboratoires à l’Université de Toronto et à l’Université de la Colombie-Britannique. La collaboration en matière d’apprentissage automatique a été réalisée à l’Université Laval.

Ce travail a reçu le soutien des Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI) et du Programme des chaires de recherche du Canada.