Le cerveau fabrique des neurones à la demande

On pourrait imaginer des solutions inédites pour réparer une lésion cérébrale ”

Notre réserve neuronale s’amenuise-t-elle inéluctablement à l’âge adulte ? Non. Des travaux publiés ces dernières années ont mis en évidence une production continue de neurones tout au long de la vie dans le cerveau de la plupart des mammifères, y compris les hommes (1). Un phénomène que l’on nomme la neurogenèse adulte. Cela met fin au dogme qui a gouverné les neurosciences pendant plus d’un siècle, selon lequel les neurones ne se reproduisent que pendant la phase du développement de notre cerveau, jusqu’à l’adolescence. Les adultes aussi produisent donc des neurones juvéniles, à partir de cellules souches qui ont la capacité de se différencier en cellules spécialisées. Leurs réservoirs ont été localisés dans deux régions du cerveau : l’hippocampe, où se forment les nouveaux souvenirs, et la paroi du ventricule, cavité où circule le liquide céphalorachidien. Chez les rongeurs, on sait que ces neurones, une fois produits, quittent leur réservoir, migrent et s’intègrent dans un réseau neuronal fonctionnel préexistant.

QUEL EST LE RÔLE

physiologique de cette neurogenèse? Les neurones juvéniles possèdent des caractéristiques uniques qui laissent penser qu’ils remplissent une fonction spécifique dans le fonctionnement du cerveau. Dans l’hippocampe, ils semblent avoir une fonction importante dans l’apprentissage et le repérage spatial. D’autres études ont montré que les cellules souches localisées sur la paroi du ventricule se différencient en neurones du système olfactif. Ils migrent vers le bulbe olfactif qui, dans le cerveau, est le premier relais pour interpréter les stimuli olfactifs, et seraient donc essentiels dans l’apprentissage et la mémoire des odeurs. Par ailleurs, nous savons que le stress ou la dépression peuvent réduire la neurogenèse et que les interactions sociales, l’exercice physique et l’apprentissage peuvent au contraire augmenter la production et la survie de ces jeunes neurones. Récemment, une équipe de l’université Columbia, à New York, est allée plus loin. Elle a démontré que, dans l’hypothalamus – région qui commande la production d’hormones et l’état physiologique de notre cerveau –, les neurones « à proopiomélanocortine » (neurones POMC) se connectent à la partie antérieure ventrale de la paroi du ventricule, où ils libèrent des endorphines (2). Cela leur permet de réguler la prolifération d’une sous-population particulière de cellules souches, qui se différencient ensuite en neurones du bulbe olfactif. Or les neurones POMC sont activés par la prise alimentaire et leur activité diminue dans un contexte de jeûne. La restriction alimentaire réduit donc la production d’un groupe spécifique de neurones dans le bulbe olfactif. Et il y a fort à parier qu’il existe de nombreux autres mécanismes de régulation pour d’autres catégories de neurones juvéniles. Que signifie une telle régulation neuronale ? On peut l’interpréter comme une adaptation à l’environnement. Une modification dans la disponibilité de nourriture pourrait par exemple nécessiter des modalités olfactives particulières. En régulant la production d’un certain type de neurones juvéniles s’intégrant dans le bulbe olfactif, les rongeurs seraient ainsi plus performants pour détecter des odeurs associées à la nourriture, au détriment d’une perte de la discrimination de leurs congénères. Au contraire, dans une période de reproduction, ils pourraient avoir des besoins olfactifs spécifiques pour reconnaître les bons partenaires, sollicitant un ajustement fin du réseau neuronal de ce système.

CETTE ÉTUDE

souligne ainsi l’idée d’une neurogenèse « à la demande » qui modèlerait notre cerveau en fonction de besoins spécifiques. Même si nos travaux de recherche fondamentale sont loin d’avoir une application immédiate, l’idée que notre cerveau a potentiellement la capacité de se régénérer au gré de ses besoins est fascinante. Si l’on pouvait un jour manipuler et dérouter ces nouveaux neurones, on pourrait imaginer de nouvelles solutions thérapeutiques, notamment pour réparer des régions endommagées par des maladies neurodégénératives ou des lésions cérébrales. (1) A. Ernst et J. Frisén, PLoS Biol., 13, e1002045, 2015. (2) A. Paul et al., Science, 356, 1383, 2017.