Les racines des troubles mentaux et neurodégénératifs se trouvent dans la formation des cellules cérébrales fœtales

L'origine de certains troubles neuropsychiatriques, comme l'autisme, le trouble bipolaire ou la dépression, ainsi que de certaines maladies neurodégénératives, comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, pourrait se situer très tôt dans le développement du cerveau fœtal. C'est-à-dire plus tôt qu'on ne le pensait, selon une étude de l'Institut de recherche de l'Hôpital del Mar et de l'Université Yale, publiée dans la revue Nature Communications.

Les travaux se sont concentrés « sur la recherche des origines des maladies mentales dans les premiers stades du développement fœtal, en particulier dans les cellules souches du cerveau », explique le Dr Gabriel Santpere, chercheur du programme Miguel Servet et coordinateur du groupe de recherche en neurogénomique du programme d'informatique biomédicale de l'Istituto Investigaciones Hospital del Mar, un groupe collaboratif avec l'Université Pompeu Fabra.

Pour ce faire, ils ont utilisé une liste de près de 3 000 gènes associés à des maladies neuropsychiatriques, des pathologies neurodégénératives et des malformations corticales, et ont modélisé l'effet de leur modification sur les cellules impliquées dans le développement cérébral. Les résultats montrent que nombre de ces gènes fonctionnent déjà dès les premiers stades du développement fœtal dans les cellules souches – les précurseurs qui façonnent le cerveau, créant les neurones et les structures qui les soutiennent.

Réaliser cet objectif n'a pas été chose aisée. Ce stade du développement cérébral est très difficile à étudier. C'est pourquoi les chercheurs ont rassemblé une multitude de données issues de cerveaux humains et murins, ainsi que de modèles cellulaires in vitro.

Comme le souligne le Dr Nicola Micali, chercheur associé au laboratoire du Dr Pasko Rakic à Yale et co-responsable de l'étude: « Les scientifiques étudient généralement les gènes des maladies mentales chez les adultes, mais dans ce travail, nous avons découvert que beaucoup de ces gènes sont déjà actifs au début du développement du cerveau du fœtus, et que des changements dans ces gènes peuvent affecter le développement du cerveau et contribuer aux troubles mentaux plus tard dans la vie. »

L'étude a modélisé des réseaux de régulation spécifiques pour chaque type de cellule impliqué dans le développement cérébral afin d'observer comment l'activation ou la désactivation des gènes analysés, associés à différentes maladies cérébrales, affecte les cellules progénitrices à différents stades. Cela leur a permis d'observer l'importance de chaque gène dans le développement de troubles à l'origine de différentes maladies. La liste s'étend de la microcéphalie et de l'hydrocéphalie à l'autisme, la dépression, le trouble bipolaire, l'anorexie ou la schizophrénie, en passant par les maladies d'Alzheimer et de Parkinson.

Il a été démontré que toutes ces pathologies impliquent des gènes impliqués dans les premières phases du développement cérébral, lorsque les cellules souches neurales sont actives. « Nous couvrons un large éventail de maladies cérébrales et étudions le comportement des gènes impliqués dans ces pathologies dans les cellules souches neurales », ajoute Joel Mato-Blanco, chercheur à l'Institut de recherche de l'Hôpital del Mar.

Dans le même temps, il souligne que le travail « identifie les fenêtres temporelles et les types de cellules dans lesquels l'action de ces gènes est la plus significative, indiquant quand et où cibler la fonction de ces gènes ».

Disposer de ces informations « est utile pour comprendre les origines des maladies qui affectent le cortex cérébral, c'est-à-dire comment les changements génétiques se transforment en ces pathologies », explique le Dr Santpere.

Comprendre ces mécanismes et le rôle de chaque gène dans chaque maladie peut aider à développer des thérapies ciblées qui les ciblent, ouvrant des opportunités pour la thérapie génique et le traitement personnalisé.