Une nouvelle approche d’imagerie pour suivre les destinées cellulaires
Une équipe de l’Institut Curie a développé une méthode d’imagerie afin de suivre la destinée de cellules souches au cours de leur développement en neurones fonctionnels. Ces résultats ont été publiés dans Nature Cell Biology le 28 mars 2024, et assurent une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent la diversité et l’expansion neuronales qu’on observe dans le cortex cérébral humain.
Il existe une grande diversité de neurones dans le cerveau, orchestrant de nombreuses fonctions, du contrôle des muscles à l’élaboration de pensées complexes. Issus de cellules souches, les neurones doivent passer par des étapes de différenciation et de migration avant de pouvoir assurer leurs fonctions dans les réseaux neuraux.
« L’essor des techniques single cell a permis de montrer la très grande diversité de neurones et de cellules souches dans le cerveau. Grâce à ces techniques, nous pouvons disposer de données d’un instant t, mais elles ne nous renseignent pas sur les mécanismes sous-jacents le développement de cette diversité : nous ne savons pas de quelles cellules souches sont issus quels neurones, quelles sont les étapes de différenciation, ni même où se sont déroulées ces divisions » explique le Dr Alexandre Baffet, chef de l’équipe Biologie cellulaire de la neurogénèse des mammifères (CNRS UMR 144/PSL Université) à l’Institut Curie.
La cartographie des destinées cellulaires
Afin de résoudre ces problèmes, les chercheurs de l’équipe d’Alexandre Baffet ont développé une méthode d’imagerie pour suivre les destinées d’un groupe particulier de cellules souches, appelées cellules de la glie radiaire ou bRG.
Les chercheurs ont filmé les cellules pendant de longues périodes, allant jusqu’à quelques jours, pour visualiser et caractériser les divisions des bRG. Après analyse de ces données, ils ont pu élaborer une cartographie des divisions cellulaires dans des organoïdes(1). Cartographie qui concorde avec celle établie dans les tissus. « Un premier résultat prometteur, qui soutient l’utilisation d’organoïdes comme modèle dans les études portant sur le développement du système nerveux humain » précise Alexandre Baffet.
Destinées cellulaires, évolution et pathologie
Le néocortex, siège des fonctions cognitives supérieures comme la prise de décision, est particulièrement développé dans le cerveau humain. « On attribue aujourd’hui cette récente expansion évolutive à la présence en grand nombre de bRG pendant le développement embryonnaire. Dans notre étude, nous avons observé une amplification importante des bRG, venant appuyer l’hypothèse actuelle : ces cellules sont bien impliquées dans l’expansion du néocortex, et ce sont elles, qui rendent, en grande partie, notre cerveau humain » poursuit Alexandre Baffet.
La suite de ce projet va se focaliser sur le rôle des facteurs du microenvironnement, influant les destinées cellulaires, pour continuer à décortiquer les moteurs de cette diversité neuronale. « Et nous avons également des collaborations en vue : cette technique peut être utilisée pour étudier toutes lignées cellulaires, de n’importe quel organe. Nous avons par exemple un projet avec Geneviève Almouzni dans le cadre du PEPR Cell-ID, afin d’étudier les destins aberrants de cellules, impliqués dans le développement de tumeurs pédiatriques. » conclut Alexandre Baffet.
(1) cellules de tissus humains en culture formant des structures proches de celles retrouvées dans le cerveau
Références : Laure Coquand, Clarisse Brunet Avalos, Anne-Sophie Macé, Sarah Farcy, Amandine Di Cicco, Marusa Lampic, Ryszard Wimmer, Betina Bessières, Tania Attie-Bitach, Vincent Fraisier, Pierre Sens, Fabien Guimiot, Jean-Baptiste Brault & Alexandre Baffet.
A cell fate decision map reveals abundant direct neurogenesis bypassing intermediate progenitors in the human developing neocortex. Nature Cell Biology (28 septembre 2024) - DOI : https://doi.org/10.1038/s41556-024-01393-z