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Des scientifiques ont découvert une protéine clé responsable de l'asymétrie cérébrale
Dernière revue: 14.06.2024
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Les mécanismes génétiques qui sous-tendent les différences uniques entre la gauche et la droite du cerveau sont désormais mieux compris grâce à de nouvelles recherches, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des troubles humains associés à l'asymétrie cérébrale.
Une protéine appelée Cachd1 joue un rôle clé dans l'établissement des différentes structures et fonctions neuronales de chaque côté du cerveau, ont découvert des chercheurs de l'UCL, du Wellcome Sanger Institute, de l'Université d'Oxford et d'autres collaborateurs. L'étude a été publiée dans Science.
En menant des expériences génétiques sur le poisson zèbre, les chercheurs ont découvert que lorsque la mutation Cachd1 se produit, le côté droit du cerveau perd son développement asymétrique normal et devient une image miroir du côté gauche. Ce trouble provoque des connexions neuronales anormales qui affectent la fonction cérébrale.
Cette découverte met en lumière les mécanismes génétiques à l’origine de l’asymétrie cérébrale, phénomène observé chez de nombreuses espèces animales, dont l’humain. Comprendre ces processus pourrait conduire à une meilleure compréhension des troubles humains dans lesquels l'asymétrie cérébrale est perturbée, comme la schizophrénie, la maladie d'Alzheimer et les troubles du spectre autistique.
Malgré leur anatomie miroir, les hémisphères gauche et droit du cerveau humain présentent des différences fonctionnelles qui affectent les connexions neuronales et les processus cognitifs tels que le langage. La manière dont ces différences gauche-droite apparaissent dans les circuits neuronaux est encore mal comprise.
En utilisant le poisson zèbre, un organisme modèle bien connu pour étudier le développement du cerveau grâce à ses embryons transparents, les chercheurs ont entrepris d'étudier comment Cachd1 pourrait influencer l'asymétrie cérébrale.
L'équipe a découvert que lorsque Cachd1 est muté, une région du cerveau appelée habenula perd sa distinction normale gauche-droite. Les neurones du côté droit deviennent semblables aux neurones du côté gauche, perturbant les connexions neuronales dans l'habenula et affectant potentiellement son fonctionnement.
L'inactivation de cachd1 à l'aide de morpholinos entraîne une symétrie bilatérale. (A-B) Vue dorsale 4 jours après la fécondation de types sauvages non injectés et de larves cachd1 injectées de morpholino après une hybridation in situ complète à l’aide de ribosondes antisens contre des marqueurs habenula dorsaux asymétriques kctd12.1. (C) RT-PCR semi-quantitative pour les transcriptions cachd1. Source : Sciences (2024). DOI : 10.1126/science.ade6970
Des expériences de liaison aux protéines ont montré que Cachd1 se lie à deux récepteurs qui permettent aux cellules de communiquer via la voie de signalisation Wnt, l'une des voies de communication cellulaire les plus étudiées et qui joue un rôle important dans le développement précoce, la formation de cellules souches et de nombreuses maladies.
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De plus, l'influence de Cachd1 semble être spécifique au côté droit du cerveau, suggérant la présence d'un facteur inhibiteur inconnu limitant son activité du côté gauche. Bien que tous les détails n'aient pas encore été élucidés, des preuves suggèrent fortement que Cachd1 joue un rôle clé dans l'établissement de la distinction entre les côtés gauche et droit du cerveau en développement en régulant la communication cellulaire spécifiquement du côté droit.
De futures études examineront si Cachd1 possède d'autres fonctions importantes associées à la voie Wnt.
« Il s'agissait d'un projet hautement collaboratif qui a grandement bénéficié d'une approche interdisciplinaire : la génétique, la biochimie et la biologie structurale se sont réunies pour mieux comprendre l'établissement de l'asymétrie gauche-droite dans le cerveau, ainsi que pour identifier un nouveau composant d'un voie de signalisation importante avec de multiples rôles dans la santé et la maladie », explique le Dr Gareth Powell, co-auteur de l'étude, ancien doctorant au Wellcome Sanger Institute et maintenant membre du département de biologie cellulaire et développementale de l'UCL.
« Je suis heureux de voir la publication de cette recherche hautement collaborative, qui a rassemblé de nombreuses personnes talentueuses ayant des intérêts et des compétences scientifiques différents et provenant de différentes institutions. Ensemble, l'équipe nous a permis de faire de nouvelles découvertes passionnantes à la fois sur la voie de signalisation Wnt et sur le développement de l'asymétrie cérébrale », déclare le professeur Steve Wilson, auteur principal de l'étude au Département de biologie cellulaire et développementale de l'UCL.