Brain Signals Rotating Test

What Causes Autism? New Research Uncovers a Key Factor in Brain Development

Les résultats de cette recherche révèlent une composante importante des causes sous-jacentes des malformations congénitales du tube neural, des déficiences intellectuelles 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, offrant de nouvelles perspectives sur les causes profondes des déficiences intellectuelles.

Des chercheurs de la Texas A&M University School of Medicine ont fait une avancée significative dans notre compréhension du développement du cerveau. Cette nouvelle recherche fait progresser notre compréhension de la façon dont la région 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 une relation significative entre l’intelligence des mammifères et une fine couche de cellules dans le néocortex, la région du cerveau qui régit les processus d’ordre supérieur tels que la cognition, la perception et le langage. La surface du néocortex reflète le degré de développement de la capacité mentale d’un organisme. Par exemple, le néocortex humain n’est qu’environ trois fois plus épais que l’équivalent de la souris. Or, le néocortex humain a une surface 1 000 fois supérieure à celle des souris. Les troubles du spectre autistique et les déficiences intellectuelles font partie des déficiences du développement causées par des malformations dans cette région du cerveau.

Ce qui est inconnu, c’est comment l’expansion évolutive de cette section du cerveau se produit sélectivement en faveur de la croissance de la surface du néocortex au prix 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 qui sont 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, École de médecine, titulaire de la chaire de chimie de la Fondation EL Wehner-Welch et co-auteur de cette étude, qui a été publiée. dans rapports de cellule. “La question est, pourquoi la surface néocorticale est-elle tellement plus grande par rapport à son épaisseur à mesure que l’on monte dans l’arbre évolutif des mammifères ? Pourquoi les cellules souches neurales s’étalent-elles latéralement à mesure qu’elles prolifèrent et ne s’empilent-elles pas les unes sur les autres ?

Cette question est essentielle car lorsque les cellules ne s’étalent pas, mais se rassemblent plutôt, un néocortex plus épais est créé 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 qui s’appelait à l’origine LIS1″, a déclaré Zhigang Xie, professeur adjoint à l’École de médecine et co-auteur de l’étude. « Cette mutation génétique entraînera 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 régions anormalement épaissies du néocortex chez ces individus.”

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 hautement régulée. Bien que diverses idées aient été proposées, pourquoi les noyaux se déplacent de cette manière, comment ce réseau de voies ferrées est contrôlé et quel rôle joue la migration nucléaire intercinétique dans le développement du néocortex reste une énigme.

Dans leur étude, Xie et Bankaitis répondent à ces questions.

Quant à savoir pourquoi, Bankaitis explique que lorsqu’il y a tant de cellules proches les unes des autres au stade embryonnaire du développement néocortical, le mouvement de leurs noyaux de haut en bas provoque des forces opposées de haut en 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, pousser du bas et pousser du haut, 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 causées par le mouvement des noyaux qui dispersent ces cellules.”

Xie et Bankaitis montrent également comment les cellules font cela en reliant plusieurs voies différentes qui coopèrent 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 pourrait être lié ou associé à des déficits de développement neurologique”, a déclaré Bankaitis. «Nous prenons une voie biochimique, la lions à une voie biologique cellulaire et la lions à une voie de signalisation qui communique avec le noyau pour promouvoir un comportement nucléaire qui génère une force qui développe un cerveau compliqué. Maintenant, c’est un circuit complet.

Les résultats de cette étude révèlent un facteur important dans les causes sous-jacentes du risque d’autisme, de déficiences intellectuelles et d’anomalies congénitales du tube neural. De nouvelles connaissances sur les principes de base qui régulent la forme du néocortex faciliteront également la conception de 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 y avoir de nombreuses raisons pour lesquelles un néocortex s’épaissit plutôt qu’il ne se dilate, notre travail offre un nouvel aperçu des 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 soit un régulateur central de la migration nucléaire, y compris la migration nucléaire intercinétique que nous avons étudiée dans ce travail, soutient les conclusions auxquelles nous parvenons dans cet article.”

Référence : “L’axe de polarité de la protéine de transfert de phosphatidylinositol/cellule plate régule la morphogenèse néocorticale en soutenant la migration nucléaire intercinétique” par Zhigang Xie et Vytas A. Bankaitis, 31 mai 2022, Rapports de cellule.
DOI : 10.1016/j.celrep.2022.110869

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

Leave a Comment

Your email address will not be published.