Des scientifiques de l'Université Harvard de médecine, de l'Hôpital pour enfants de Boston et leurs collaborateurs ont mis au jour un mécanisme vital de contrôle qualité opérant au sein du cerveau fœtal en développement. Publié cette semaine dans Nature, l'étude révèle que bien que le cerveau humain génère un excès de neurones pendant son développement, ceux qui portent plusieurs variants du nombre de copies – tels que des duplications ou des délétions d'ADN – sont systématiquement éliminés autour du moment de la naissance.
L'équipe de recherche a utilisé le séquençage génomique complet à cellule unique pour analyser plus de 1 500 neurones provenant de 16 individus, validant les résultats par un séquençage plus approfondi de plus de 800 neurones provenant de 12 autres personnes. Leurs données ont indiqué que près de 26 % des neurones du cortex prénatal possédaient des variants du nombre de copies répandus. Cependant, ce chiffre a chuté rapidement pour atteindre une moyenne de 6,2 % après la naissance. Les scientifiques ont observé que les neurones présentant ces altérations génétiques étendues étaient principalement éliminés au cours de la période périnatale, un calendrier qui parallèle les périodes de mort cellulaire programmée.
Selon l'étude, intitulée « Élimination périnatale des neurones corticaux humains génétiquement aberrants », ces perturbations génomiques compromettent probablement la capacité des neurones à former des synapses. En séquençant l'ADN et l'ARN de plus de 44 000 cellules individuelles, l'équipe a constaté que les neurones anormaux présentaient une expression irrégulière des gènes essentiels à la création et au maintien des connexions neuronales. Cet échec à établir des liens critiques pendant le développement fœtal déclenche leur élimination dans ce que les chercheurs décrivent comme une compétition darwinienne pour la survie.
Christopher Walsh, MD, PhD, co-auteur principal et professeur à l'Hôpital pour enfants de Boston, a noté la prévalence inattendue de ces variants au début du développement, mais a expliqué qu'elle s'aligne sur les processus connus de formation excessive de neurones. Il a souligné que cette lutte pour les connexions synaptiques sert de mécanisme de contrôle qualité de la nature. Diane Shao, MD, PhD, co-auteure principale, a ajouté que les perturbations de ce système pourraient contribuer à des troubles du neurodéveloppement tels que l'autisme, la schizophrénie, l'épilepsie et le handicap intellectuel.
Bien que l'étude confirme que les neurones défectueux continuent d'être éliminés tout au long de l'âge adulte à un rythme plus lent, l'événement principal d'élagage se produit au cours de la période périnatale. Les chercheurs étudient maintenant si ce processus d'élimination diffère chez les personnes atteintes d'autisme et d'autres conditions neurodéveloppementales. Ils explorent également le rôle potentiel de ce mécanisme dans les troubles neurodégénératifs à apparition tardive comme la maladie d'Alzheimer, dans le but d'améliorer les traitements futurs pour les conditions où le développement neuronal dérape.