Qu’est-ce qui cause l’autisme? Une nouvelle recherche révèle un facteur clé dans le développement du cerveau

Les résultats de cette étude révèlent un élément important dans les causes sous-jacentes des anomalies congénitales du tube neural, de la déficience intellectuelle et du risque d’autisme.

Des chercheurs du Texas A&M College of Medicine ont fourni des réponses à des questions importantes sur le développement du néocortex en fournissant de nouvelles informations sur les causes profondes de la déficience intellectuelle.

Des chercheurs du Texas A&M University College of Medicine ont fait des progrès significatifs dans notre compréhension du développement du cerveau. Cette nouvelle recherche fait progresser notre compréhension de la façon dont la zone du cerveau qui distingue les humains des autres animaux se développe et met en lumière les causes des déficiences intellectuelles, telles que les troubles du spectre autistique.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont reconnu un lien significatif entre l’intelligence des mammifères et une fine couche de cellules dans le néocortex, la région du cerveau qui contrôle les processus d’ordre supérieur tels que la cognition, la perception et le langage. La surface du néocortex reflète le degré de développement des capacités mentales d’un organisme. Par exemple, le néocortex humain n’est qu’environ trois fois plus épais que l’équivalent de la souris. Cependant, le néocortex humain a une surface 1000 fois plus grande que celle des souris. Les troubles du spectre autistique et les troubles intellectuels font partie des troubles du développement causés par des malformations dans cette partie du cerveau.

Ce qui est inconnu, c’est comment l’expansion évolutive de cette partie du cerveau se produit sélectivement en faveur de la croissance de la surface du néocortex au détriment de l’augmentation de son épaisseur. Un aspect important de ce processus est la façon dont les populations initiales de cellules souches neurales, qui servent de blocs de construction du cerveau, sont distribuées.

« Il existe de nombreuses, ce que nous appellerons, des unités de traitement individuelles disposées horizontalement dans le néocortex. Plus vous avez de surface, plus vous pouvez accueillir ces unités de traitement », a déclaré Vytas A. Bankaitis, professeur émérite au Collège de médecine, titulaire de la chaire de chimie de la Fondation EL Wehner-Welch et co-auteur de cette étude publiée. dans Rapports mobiles. “La question est, pourquoi la surface néocorticale est-elle tellement plus grande proportionnellement à son épaisseur lors de l’ascension de l’arbre évolutif des mammifères ? Pourquoi les cellules souches neurales se propagent-elles dans une direction latérale lorsqu’elles se multiplient et ne s’empilent pas les unes sur les autres ?”

Cette question est cruciale car lorsque les cellules ne s’étalent pas, mais s’empilent, elles créent un néocortex plus épais avec une surface plus petite – une caractéristique qui a été observée dans des cas de déficience intellectuelle et même d’autisme.

“L’une des causes génétiques les plus étudiées de la déficience intellectuelle est une mutation dans un gène appelé à l’origine LIS1”, a déclaré Zhigang Xie, professeur adjoint au Collège de médecine et co-auteur de l’étude. « Cette mutation génétique produit un cerveau lisse, qui est associé à une déficience intellectuelle. Et une observation typique est que le néocortex du patient est plus épais que la normale. Il existe également des études très récentes identifiant des différences communes dans le cerveau de l’autisme, y compris des zones anormalement épaissies du néocortex chez ces personnes.

Les scientifiques savent depuis un certain temps que lorsque les cellules souches neurales se divisent, leurs noyaux montent et descendent dans leur espace anatomique en fonction du cycle cellulaire, un processus appelé migration nucléaire intercinétique. Pour ce faire, ils utilisent un réseau de cytosquelettes qui agit comme des voies ferrées avec des moteurs qui déplacent les noyaux vers le haut ou vers le bas de manière étroitement contrôlée. Bien que plusieurs idées aient été suggérées, il reste un mystère pourquoi les noyaux se déplacent de cette façon, comment ce réseau de voies ferrées est contrôlé et quel rôle joue la migration nucléaire intercinétique dans le développement du néocortex.

Dans leurs recherches, Xie et Bankaitis répondent à ces questions.

Quant à savoir pourquoi, Bankaitis explique que lorsque tant de cellules sont si proches les unes des autres au stade embryonnaire du développement néocortical, le mouvement de leurs noyaux de haut en bas provoque des forces opposées vers le haut et vers le bas qui propagent les cellules souches neurales en division.

“Pensez à un tube de dentifrice”, a déclaré Bankaitis. “Si vous deviez prendre ce tube de dentifrice, le mettre entre vos mains, le pousser de bas en haut et de haut en bas, que se passerait-il ? Il s’aplatirait et s’étalerait. C’est essentiellement ainsi que cela fonctionne. Vous avez une force ascendante et une force descendante causée par le mouvement des noyaux qui propagent ces cellules.

Xie et Bankaitis montrent également comment les cellules font cela en connectant plusieurs voies différentes qui fonctionnent ensemble pour « dire » aux cellules souches neurales du nouveau-né où aller.

“Je pense que pour la première fois, cela rassemble vraiment des molécules et des voies de signalisation qui indiquent comment ce processus est contrôlé et pourquoi il serait lié ou associé à des déficits neurodéveloppementaux”, a déclaré Bankaitis. “Nous avons pris une voie biochimique, l’avons liée à une voie biologique cellulaire et l’avons liée à une voie de signalisation qui parle au noyau pour favoriser le comportement nucléaire qui génère une force qui développe un cerveau compliqué. C’est maintenant un circuit complet.”

Les résultats de cette étude révèlent un facteur important dans les causes sous-jacentes de l’autisme, des déficiences intellectuelles et des malformations congénitales du tube neural. Les nouvelles connaissances sur les principes de base régissant la forme du néocortex aideront également à concevoir des systèmes de culture cérébrale in vitro qui reflètent plus précisément les processus de développement d’intérêt et améliorent les perspectives de développement de médicaments neurologiques.

“Bien qu’il puisse s’avérer qu’il y ait de nombreuses raisons pour lesquelles un néocortex s’épaissit au lieu de s’étendre, notre travail offre une nouvelle perspective sur les raisons pour lesquelles les patients atteints d’autisme et de déficiences intellectuelles présentent souvent un cortex plus épais”, a déclaré Xie. “Le fait que le produit du gène LIS1 est un régulateur nucléaire de la migration nucléaire, y compris la migration nucléaire intercinétique que nous étudions dans ce travail, soutient les conclusions que nous tirons dans cet article.”

Référence : “L’axe de polarité de la protéine de transfert de phosphatidylinositol/cellule planaire régule la morphogenèse néocorticale en soutenant la migration nucléaire intercinétique” par Zhigang Xie et Vytas A. Bankaitis, 31 mai 2022, Rapports de cellule.
DOI : 10.116/j.celrep.2022.110869

L’étude a été financée par les NIH/National Institutes of Health et la Robert A Welch Foundation.

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