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Les cellules du cerveau se régénèrent-elles dans le cerveau adulte ?

Les cellules du cerveau se régénèrent-elles dans le cerveau adulte ?


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Je sais que la plupart des cellules du corps se régénèrent, meurent et sont remplacées par de nouvelles cellules. Par exemple, dans les os, des enzymes spéciales se déplacent radialement vers l'extérieur de la moelle dans un tunnel étroit, détruisant le vieil os au fur et à mesure et le remplaçant par de nouvelles cellules osseuses. De cette façon, nos os repoussent lentement et sont constamment remplacés.

Un processus similaire est-il à l'œuvre dans le cerveau adulte ? Les neurones du cerveau adulte meurent-ils et sont-ils remplacés par de nouveaux neurones ? Si oui, comment les connexions sont-elles rétablies ? Chaque neurone est relié aux autres neurones par un réseau complexe. Si les cellules sont régénérées, comment se reconnectent-elles aux cellules existantes ?


Réponse courte
La régénération neurale dans le cerveau adulte est confinée à deux points chauds localisés, à savoir l'hippocampe et la paroi ventriculaire latérale antérieure. L'établissement de la connectivité entre les nouvelles cellules et les neurones existants est médié, au moins en partie, par les cônes de croissance présents sur les extrémités axonales des cellules nouvellement formées. Le cône de croissance répond à divers stimuli et guide l'axone vers sa nouvelle cible.

Fond
Pour ta première question : aussi les adultes peuvent régénérer les cellules du cerveau, bien que dans quelques régions spécifiques et restreintes du cerveau. Un niveau continu de régénération neurale se produit tout au long de la vie adulte dans au moins deux endroits. Le premier est le zone subgranulaire du gyrus denté du hippocampe, la région du cerveau impliquée dans l'apprentissage et la mémoire. L'autre est situé dans et à proximité du paroi ventriculaire latérale antérieure de la cortex cérébral. Alors que la neurogenèse dans l'hippocampe adulte est relativement limitée, on pense que la zone sous-ventriculaire remplace continuellement les interneurones dans le bulbe olfactif (Clarke, 2003).

Des études ont montré que la neurogenèse consécutive à la perte de cellules neuronales due à des blessures se produit uniquement dans les structures germinales mentionnées ci-dessus, et non dans les structures corticales ou striatales. Même lorsque la neurogenèse dans le striatum (mais pas dans le cortex) a été rapportée à la suite d'une lésion ischémique, les neurones résultants ne survivent que peu de temps. Par conséquent, dans des circonstances normales, la récupération structurelle ou fonctionnelle dans les régions cérébrales non neurogènes est limitée (Hallbergson, 2003).

Le rétablissement de la connectivité entre les nouvelles cellules et l'enchevêtrement existant de neurones dans les régions neurogènes du cerveau est compliqué. Une structure importante à cet égard est la cône de croissance (Fig. 1); il est présent dans les axones en développement qui ne sont pas encore connectés synaptiquement. Ce sont des structures mobiles présentes à l'extrémité de l'axone en croissance et qui guident les axones vers leurs cibles synaptiques. Ils contrôlent le cytosquelette et déterminent le cours et le taux de croissance axonale. Les neurones et les cônes de croissance peuvent détecter une variété de signaux externes pour établir la migration neuronale et l'excroissance des neurites. Une clé de ce processus est chimiotaxie. Plusieurs classes de molécules, par exemple., les facteurs sécrétés, les molécules d'adhésion et les signaux de la matrice extracellulaire environnante et des cellules adjacentes sont impliqués dans le processus de découverte et de croissance des neurones. Pour avancer sur de plus grandes distances cependant, les gradients sont insuffisants et les neurones utilisent des repères mécaniques (durotaxis). Par exemple, il a été démontré que l'excroissance des neurites est affectée par la rigidité mécanique du substrat. Cellules gliales se sont avérés plus doux que leur environnement et les neurones semblent rechercher préférentiellement la glie pour se développer (Lu et al (2006) ; Parc (2002); Pawlizak (2009)).


Fig. 1. Cône de croissance marqué par fluorescence sur l'extrémité d'un axone. source : wikipédia

Les références
- Clarke, Une greffe de moelle osseuse (2003); 32: S13-S17
- Halbergson, J Clin Invest. 15 octobre 2003 ; 112(8) : 1128-1133
- Lu et al., PNAS (2006); 103(47): 17759-64
- Se garer, et al., Essais biologiques (2002); 24(9): 821-7
- Pawlizak, Thèse, Université de Leipzig (2009)


Les cellules cérébrales adultes continuent de croître

L'histoire apocryphe selon laquelle vous ne pouvez pas développer de nouvelles cellules cérébrales n'est tout simplement pas vraie. Les neurones continuent de croître et de changer au-delà des premières années de développement et jusqu'à l'âge adulte, selon une nouvelle étude.

Cette découverte remet en question la croyance traditionnelle selon laquelle les cellules cérébrales adultes, ou neurones, sont en grande partie statiques et incapables de modifier leurs structures en réponse à de nouvelles expériences.

L'étude, réalisée sur des souris adultes, a révélé que les projections en forme de branche sur certains neurones, appelées « dendrites », étaient encore physiquement malléables. Les dendrites conduisent les signaux électriques reçus d'autres neurones vers le corps cellulaire du neurone parent. Les changements se sont produits à la fois progressivement et par courtes rafales, et impliquaient à la fois une croissance et un rétrécissement.

Poussées de croissance

Certains des changements étaient dramatiques par rapport aux normes des neurones. Une dendrite a poussé jusqu'à 90 microns (environ 0,003 pouce), doublant ainsi sa longueur en moins de deux semaines.

"L'échelle du changement est beaucoup plus petite que ce qui se passe pendant la période critique du développement, mais le fait qu'il se produise est bouleversant", a déclaré Elly Nedivi, co-auteur de l'étude, neuroscientifique au Massachusetts Institute of Technology. (MIT).

Au cours des premières années suivant la naissance, les humains fabriquent environ 250 000 neurones par minute, puis passent les années suivantes à les connecter ensemble. Traditionnellement, on supposait que cette plasticité neuronale s'installait à l'âge adulte.

Les neuroscientifiques savent depuis des décennies que les neurones adultes peuvent changer leur schéma de déclenchement et leurs réponses lorsqu'ils sont confrontés à de nouvelles expériences, mais la question de savoir s'ils pouvaient changer leurs structures restait ouverte.

Les chercheurs ont observé la partie du cerveau responsable de la vision, appelée cortex visuel, pendant quelques mois. Afin de voir directement dans le cerveau, les chercheurs ont implanté des fenêtres en verre sur deux zones du cortex visuel alors que les souris étaient encore jeunes.

Chercher aux mauvais endroits

Les neurones communiquent entre eux en échangeant des signaux électriques ou chimiques à travers de minuscules espaces où deux neurones se rencontrent, appelés synapses. Les signaux peuvent être excitateurs ou inhibiteurs, ce qui signifie qu'ils augmentent ou diminuent, respectivement, l'activité du neurone qu'ils affectent.

D'autres études portant sur la croissance des neurones adultes se sont principalement concentrées sur les neurones pyramidaux excitateurs, mais l'étude du MIT a également examiné d'autres types de neurones. Les chercheurs ont découvert que même si les neurones pyramidaux ne présentaient aucun changement structurel, ce qui est cohérent avec les rapports précédents, le groupe mdasha de neurones inhibiteurs appelés "interneurones" l'a fait.

Les chercheurs estiment qu'en moyenne, environ 14% des interneurones qu'ils ont observés ont montré des modifications structurelles.

Environ 20 à 30 pour cent des neurones du néocortex, la partie du cerveau responsable des fonctions supérieures telles que la pensée, sont constitués d'interneurones inhibiteurs. On pense que ces neurones jouent un rôle important dans la régulation de l'activité cérébrale en retardant ou en bloquant les signaux des neurones excitateurs.

Les chercheurs ont émis l'hypothèse que les interneurones pourraient être en grande partie responsables de la plasticité neuronale dans le cerveau adulte.

"Peut-être que le réseau inhibiteur est l'endroit où se trouve la capacité de changements à grande échelle", a déclaré Nedivi.

L'étude, dirigée par Wei-Chung Allen Lee du MIT, a été détaillée dans le numéro du 27 décembre du journal for the Bibliothèque publique des sciences (PLOS) Biologie.


Donneur de cerveau

La nouvelle source de cellules cérébrales humaines pourrait être utilisée pour réparer ou remplacer les tissus endommagés dans les maladies dégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson, suggèrent les chercheurs.

« Tout ce qui élimine le besoin d'utiliser du tissu fœtal ou embryonnaire [pour cloner de nouveaux tissus] est très intéressant car c'est là que réside la controverse », déclare David Dexter, spécialiste de la maladie de Parkinson à l'Imperial College de Londres. , Royaume-Uni, qui n'a pas participé à l'étude.

« Maintenant, nous pouvons utiliser des cellules cérébrales humaines adultes pour la recherche. Ils peuvent être donnés, comme vous le feriez pour un cœur ou un poumon.”


Régénération neuronale

La régénération du système nerveux nécessite soit la réparation, soit le remplacement des cellules nerveuses qui ont été endommagées par une blessure ou une maladie. Alors que les organismes inférieurs possèdent une capacité étendue de régénération neurale, les organismes évolutifs supérieurs, y compris les humains, sont limités dans leur capacité à régénérer les cellules nerveuses, ce qui pose des problèmes importants pour le traitement des blessures et des maladies du système nerveux. Ce chapitre se concentre sur les approches actuelles de la régénération neuronale, avec une discussion des méthodes traditionnelles pour améliorer la régénération neuronale ainsi que des concepts émergents dans le domaine tels que les cellules souches et la reprogrammation cellulaire. Les cellules souches sont définies par leur capacité à s'auto-renouveler ainsi que leur capacité à se différencier en plusieurs types de cellules, et peuvent donc servir de source pour le remplacement cellulaire des neurones endommagés. Traditionnellement, les cellules souches adultes isolées de l'hippocampe et de la zone sous-ventriculaire ont servi de source de cellules souches neurales à des fins de remplacement. Avec l'avancement des cellules souches pluripotentes, y compris les cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) et les cellules souches pluripotentes induites par l'homme (iPSC), de nouvelles approches passionnantes pour le remplacement des cellules neurales sont en cours de développement. De plus, grâce à une meilleure compréhension du génome humain et de l'épigénétique, les scientifiques ont réussi à reprogrammer génétiquement directement des cellules somatiques vers un destin neuronal, en contournant le stade pluripotent intermédiaire. De telles percées ont accéléré le calendrier de production de types de cellules neuronales matures à partir d'une source de cellules somatiques spécifiques au patient, telles que des fibroblastes cutanés ou des cellules sanguines mononucléées. Alors que de nombreux obstacles restent à l'application translationnelle de telles stratégies de cellules souches et de reprogrammation, ces approches ont révolutionné le domaine de la biologie régénérative et ont fourni des approches innovantes pour la régénération potentielle du système nerveux.


Le cerveau adulte produit de nouveaux neurones après tout, selon une étude

Si le centre de mémoire du cerveau humain peut développer de nouvelles cellules, cela pourrait aider les gens à se remettre de la dépression et du trouble de stress post-traumatique (SSPT), retarder l'apparition de la maladie d'Alzheimer, approfondir notre compréhension de l'épilepsie et offrir de nouvelles perspectives sur la mémoire et l'apprentissage. Sinon, eh bien, c'est juste une autre façon dont les gens sont différents des rongeurs et des oiseaux.

Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandé si la naissance de nouveaux neurones, appelés neurogenèse, était possible dans une zone du cerveau responsable de l'apprentissage, de la mémoire et de la régulation de l'humeur. Un nombre croissant de recherches a suggéré qu'ils pourraient, mais alors un La nature papier de l'année dernière a soulevé des doutes.

Maintenant, une nouvelle étude publiée en mars dans une autre de la famille de revues Nature&mdashMédecine naturelle&mdashtips l'équilibre vers &ldquoyes.&rdquo À la lumière de la nouvelle étude, &ldquoJe dirais qu'il existe un cas accablant de la neurogenèse tout au long de la vie chez l'homme,&rdquo Jonas Frisén, professeur à l'Institut Karolinska en Suède, a déclaré dans un e- courrier. Fris&ecuten, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle recherche, a écrit un article sur l'étude dans le numéro de mars de Médecine naturelle.

Tout le monde n'était pas convaincu. Arturo Alvarez-Buylla était l'auteur principal de l'année dernière&rsquos La nature article, qui remettait en question l'existence de la neurogenèse. Alvarez-Buylla, professeur de chirurgie neurologique à l'Université de Californie à San Francisco, dit qu'il doute encore que de nouveaux neurones se développent dans le cerveau de l'hippocampe après la petite enfance.

« Je ne pense pas que cela règle les choses », dit-il. &ldquoJ&rsquo ai étudié la neurogenèse adulte toute ma vie. J'aimerais pouvoir trouver un endroit [chez les humains] où cela se produit de manière convaincante.&rdquo

Pendant des décennies, certains chercheurs ont pensé que les circuits cérébraux des primates, y compris les humains, seraient trop perturbés par la croissance d'un nombre substantiel de nouveaux neurones. Alvarez-Buylla dit qu'il pense que le débat scientifique sur l'existence de la neurogenèse devrait se poursuivre. &ldquoLes connaissances de base sont fondamentales. Le simple fait de savoir si les neurones adultes sont remplacés est un problème fondamental fascinant », dit-il.

De nouvelles technologies capables de localiser des cellules dans le cerveau vivant et de mesurer l'activité individuelle des cellules, dont aucune n'a été utilisée dans le Médecine naturelle étude, peut éventuellement mettre de côté toutes les questions en suspens.

Un certain nombre de chercheurs ont salué la nouvelle étude comme réfléchie et soigneusement menée. Il s'agit d'un "tour de force technique" et répond aux préoccupations soulevées par l'article de l'année dernière, a déclaré Michael Bonaguidi, professeur adjoint à la Keck School of Medicine de l'Université de Californie du Sud.

Les chercheurs espagnols ont testé diverses méthodes de préservation des tissus cérébraux de 58 personnes nouvellement décédées. Ils ont découvert que différentes méthodes de conservation conduisaient à des conclusions différentes quant à savoir si de nouveaux neurones pouvaient se développer dans le cerveau adulte et vieillissant.

Le tissu cérébral doit être préservé quelques heures après la mort, et les produits chimiques spécifiques utilisés pour préserver le tissu, ou les protéines qui identifient les cellules nouvellement développées, seront détruits, a déclaré Maria Llorens-Martin, auteur principal de l'article. D'autres chercheurs ont raté la présence de ces cellules, car leur tissu cérébral n'était pas aussi précisément préservé, explique Llorens-Martin, neuroscientifique à l'Université autonome de Madrid en Espagne.

Jenny Hsieh, professeur à l'Université du Texas à San Antonio qui n'était pas impliquée dans la nouvelle recherche, a déclaré que l'étude fournit une leçon à tous les scientifiques qui comptent sur la générosité des dons de cerveaux. &ldquoSi et quand nous allons examiner quelque chose en post-mortem humain, nous devons être très prudents à propos de ces problèmes techniques.&rdquo

Llorens-Martin a déclaré qu'elle avait commencé à collecter et à conserver soigneusement des échantillons de cerveau en 2010, lorsqu'elle s'est rendu compte que de nombreux cerveaux stockés dans des banques de cerveaux n'étaient pas suffisamment conservés pour ce type de recherche. Dans leur étude, elle et ses collègues ont examiné le cerveau de personnes décédées avec leurs souvenirs intacts et de celles décédées à différents stades de la maladie d'Alzheimer. Elle a découvert que le cerveau des personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentait peu ou pas de signes de nouveaux neurones dans l'hippocampe et moins de signaux à mesure que les personnes avançaient dans l'évolution de la maladie. Cela suggère que la perte de nouveaux neurones, si elle pouvait être détectée dans le cerveau vivant, serait un indicateur précoce de l'apparition de la maladie d'Alzheimer, et que la promotion d'une nouvelle croissance neuronale pourrait retarder ou prévenir la maladie qui affecte maintenant plus de 5,5 millions d'Américains.

Rusty Gage, président du Salk Institute for Biological Studies et neuroscientifique et professeur là-bas, se dit impressionné par l'attention portée aux détails par les chercheurs. &ldquoMéthodologiquement, cela établit la barre pour les études futures», dit Gage, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle recherche mais était l'auteur principal en 1998 d'un article qui a trouvé la première preuve de la neurogenèse. Gage dit que cette nouvelle étude répond aux préoccupations soulevées par la recherche d'Alvarez-Buylla&rsquos. &ldquoDe mon point de vue, cela met fin à ce petit incident qui s'est produit,», dit-il. &ldquoCe document d'une manière très agréable&hellip évalue systématiquement tous les problèmes que nous jugeons tous très importants.&rdquo

La neurogenèse dans l'hippocampe est importante, dit Gage, car les preuves chez les animaux montrent qu'il est essentiel pour la séparation des motifs, "permettant à un animal de distinguer deux événements étroitement associés l'un à l'autre". Chez les humains, dit Gage, l'incapacité de faire la distinction entre deux événements similaires pourraient expliquer pourquoi les patients atteints de TSPT continuent de revivre les mêmes expériences, même si leur situation a changé. En outre, de nombreux déficits observés dans les premiers stades du déclin cognitif sont similaires à ceux observés chez les animaux dont la neurogenèse a été arrêtée, dit-il.

Chez les animaux en bonne santé, la neurogenèse favorise la résilience dans des situations stressantes, dit Gage. Les troubles de l'humeur, y compris la dépression, ont également été liés à la neurogenèse.

Hsieh dit que ses recherches sur l'épilepsie ont révélé que les neurones des nouveau-nés sont mal câblés, perturbant les circuits cérébraux et provoquant des convulsions et une perte de mémoire potentielle. Chez les rongeurs épileptiques, si les chercheurs empêchent la croissance anormale de nouveaux neurones, ils préviennent les crises, dit Hsieh, lui donnant l'espoir que quelque chose de similaire pourrait un jour aider les patients humains. L'épilepsie augmente le risque d'Alzheimer ainsi que la dépression et l'anxiété, dit-elle. &ldquoAlors, tout est connecté d'une manière ou d'une autre. Nous pensons que les nouveaux neurones jouent un rôle vital en connectant toutes ces pièces », déclare Hsieh.

Chez les souris et les rats, les chercheurs peuvent stimuler la croissance de nouveaux neurones en obligeant les rongeurs à faire plus d'exercice ou en leur fournissant des environnements plus stimulants sur le plan cognitif ou social, explique Llorens-Martin. &ldquoCeci n'a pas pu être appliqué aux stades avancés de la maladie d'Alzheimer. Mais si nous pouvions agir à des stades plus précoces où la mobilité n'est pas encore compromise », dit-elle, « qui sait, nous pourrions peut-être ralentir ou empêcher une partie de la perte de plasticité [dans le cerveau]. »


Votre cerveau produit-il de nouvelles cellules ?

Voici le brouillon original d'un article de fond que j'ai écrit pour Nouveau scientifique, sur la neurogenèse adulte dans le cerveau humain. Vous devrez vous inscrire pour lire la version du magazine, mais l'inscription est gratuite et ne prend qu'une minute.

La neurogenèse fait référence à la production de nouvelles cellules nerveuses. Tout le monde veut croire que le cerveau humain continue de produire de nouvelles cellules tout au long de la vie, mais comme vous le verrez dans l'article, les preuves de cela sont minces sur le terrain, et plusieurs chercheurs éminents sont très sceptiques à ce sujet.

Je suis assis sur une longue paillasse de laboratoire au Centre de neurobiologie du développement du MRC, regardant au microscope le cerveau postérieur d'un embryon de poulet de trois jours. Auparavant, l'œuf avait reçu une injection de bromodésoxyuridine (BrdU), un composé dont la structure ressemble à celle de la thymidine, l'un des quatre principaux composants de l'ADN, et qui est incorporé dans l'ADN nouvellement synthétisé.

L'embryon a ensuite été prélevé, le cerveau postérieur disséqué et traité avec un anticorps qui se lie à BrdU. Maintenant, divisé le long du haut et étalé sur une lame de verre, il apparaît subdivisé en huit compartiments, chacun révélant ses cellules nouveau-nées avec leur ADN coloré en brun foncé.

Andrew Lumsden, directeur du centre, explique que chaque segment exprime une combinaison unique de gènes de structuration et que les limites des segments restreignent les mouvements des cellules immatures. Les neurones de chaque segment acquièrent une identité unique : ceux nés dans le segment avant fusionnent pour former le noyau du cinquième nerf crânien, tandis que ceux plus en arrière forment d'autres nerfs crâniens.

À ce stade de développement, le système nerveux est un tube creux qui longe le dos de l'embryon. Ses parois contiennent des cellules en forme de coin qui se divisent près de la surface interne pour produire des neurones qui migrent vers l'extérieur. Cela se produit à des rythmes différents le long du tube, produisant trois renflements à une extrémité, qui finissent par former le cerveau. Des vagues successives de cellules migrantes peuplent le cerveau en développement pour donner au cortex son aspect stratifié caractéristique. À leur arrivée à destination, ils se différencient en trois principaux types de cellules du cerveau – les neurones, les astrocytes et les oligodendrocytes – puis germent des branches de connexion pour former un tissu fonctionnel.

Fontaine de jouvence éternelle ?

Pendant une grande partie du siècle dernier, on pensait que la production de nouveaux neurones – la neurogenèse – était limitée au développement embryonnaire. « Une fois le développement terminé, écrivait Santiago Ramón y Cajal, le père des neurosciences modernes, les sources de croissance… se sont asséchées irrévocablement. Chez l'adulte, les voies nerveuses sont… immuables. Tout peut mourir, rien ne peut se régénérer.

C'est devenu le dogme central des neurosciences, mais le point de vue a commencé à changer dans les années 1980, lorsque Fernando Nottebohm de l'Université Rockefeller a publié la première preuve claire de la neurogenèse adulte dans le cerveau des vertébrés. Nottebohm a montré que le cerveau du canari adulte subit des changements saisonniers de taille. Les mâles chantent pour faire chanter les femelles, mais la taille des régions cérébrales productrices de chant diminue considérablement après la saison de reproduction. Au printemps suivant, elles sont régénérées par neurogenèse afin que le mâle puisse apprendre de nouveaux chants.

En fait, Joseph Altman du Massachusetts Institute of Technology avait rapporté des preuves de neurogenèse adulte dans les années 1960, dans l'hippocampe de rats et de cobayes adultes et le cortex de chats, mais son travail a été ignoré puis ridiculisé. "Altman a lancé l'idée de la neurogenèse adulte, mais ses données n'étaient pas convaincantes", explique Nottebohm. "Nos résultats ont montré, au-delà de tout doute raisonnable, que les neurones sont nés à l'âge adulte et incorporés dans des circuits existants. Ils ont mis fin à la plupart des résistances contre l'idée."

La preuve de la neurogenèse adulte chez les mammifères a rapidement suivi. En 1992, Samuel Weiss et Brent Reynolds de l'Université de Calgary ont isolé des cellules souches neurales du cerveau de souris adultes et ont montré qu'elles peuvent générer des neurones et des astrocytes lorsqu'elles sont cultivées dans une boîte de Pétri. Cela a été confirmé par Fred Gage du Salk Institute. En collaboration avec divers collègues, Gage a également montré que l'exercice et l'enrichissement environnemental augmentent le taux de neurogenèse adulte et que le nombre de nouvelles cellules produites diminue avec l'âge. Des milliers d'études ont maintenant été publiées et il est largement admis que le cerveau de la souris adulte continue de produire de nouveaux neurones.

Dans tous les embryons de mammifères, la neurogenèse se produit sur toute la longueur du tube neural. Chez l'adulte, la cavité creuse du tube s'est transformée en ventricules cérébraux, qui sont remplis de liquide céphalo-rachidien, et la neurogenèse est limitée à deux régions du cerveau, chacune contenant une niche de différents types de cellules souches.

La plus grande niche, dans les parois des ventricules latéraux en forme de C, produit des neurones immatures qui migrent en chaînes dans le flux migratoire rostral (RMS) vers le bulbe olfactif. Certains se différencient en neurones matures qui s'intègrent dans des circuits locaux et participent au traitement de l'information olfactive. L'autre produit des cellules qui s'intègrent dans le gyrus denté de l'hippocampe et jouent un rôle important dans l'apprentissage et la mémoire. On ne sait pas exactement comment les nouvelles cellules participent au traitement de l'information. Ils peuvent remplacer les cellules mourantes ou être ajoutés aux circuits existants pour fournir des capacités de traitement de l'information supplémentaires.

D'autres régions des ventricules latéraux contiennent des cellules souches dormantes, qui peuvent être activées après une lésion cérébrale pour produire de nouvelles cellules qui migrent vers le site de la lésion.

Des souris aux singes et aux hommes

À la fin des années 1990, Elizabeth Gould de l'Université de Princeton a rapporté des preuves de neurogenèse adulte dans l'hippocampe du singe et a montré que le stress diminue la division des cellules souches dans le gyrus denté. Cependant, le cerveau du singe est beaucoup plus gros que celui des rongeurs et le processus est prolongé. Moins de cellules sont produites, elles migrent sur de plus grandes distances et mettent plus de temps à mûrir. Selon une étude récente menée par des chercheurs de l'Université de l'Illinois, les nouvelles cellules du gyrus denté du macaque mettent au moins six mois à mûrir complètement.

La neurogenèse adulte est impliquée dans la dépression et la maladie d'Alzheimer, qui impliquent toutes deux un rétrécissement de l'hippocampe. Les antidépresseurs Prozac et imipramine stimulent la neurogenèse hippocampique chez la souris adulte et certains de leurs effets dépendent des nouvelles cellules. Ils font également diviser les cellules hippocampiques immatures dérivées d'embryons humains dans la boîte de Pétri.

Il est maintenant acquis que la neurogenèse adulte se produit chez l'homme, et l'idée a révolutionné notre façon de penser le cerveau. Il est largement admis que l'exercice physique et mental peut stimuler la neurogenèse hippocampique qui compense le déclin cognitif lié à l'âge et peut protéger contre la dépression et la maladie d'Alzheimer. "Tout le monde veut croire que la neurogenèse fonctionnelle se produit chez l'homme adulte", explique Lumsden. "Tout le monde veut croire que nous pouvons réparer les cerveaux endommagés, mais il y a très peu de preuves pour cela."

Le plus sceptique est Pasko Rakic, qui a révélé comment les cellules nouveau-nées migrent dans le cerveau en développement dans une série d'expériences classiques réalisées au début des années 1970. Rakic ​​a injecté des fœtus de singes macaques avec de la thymidine radioactive et a tranché leur cerveau en centaines de sections ultra-fines. Il a identifié les neurones en migration grâce à leur ADN radioactif nouvellement synthétisé et a minutieusement reconstruit les sections, pour montrer que les cellules montent sur des cellules allongées appelées glies radiales, qui s'étendent sur l'épaisseur du tube pour entrer en contact avec ses surfaces interne et externe, puis rampent, ressemblant à une amibe, le long des fibres gliales radiales jusqu'à la surface externe. Ses diagrammes dessinés à la main illustrant le processus apparaissent dans les manuels scolaires à ce jour.

Aujourd'hui président du département de neurobiologie de Yale et directeur de l'Institut Kavli pour les neurosciences, Rakic ​​projette une longue ombre et a été extrêmement critique à l'égard de certaines recherches sur la neurogenèse chez l'adulte. Il souligne que BrdU peut induire la division cellulaire et marque également les cellules mourantes, qui synthétisent l'ADN juste avant leur mort, et ne peut donc pas donner un décompte précis des cellules nouveau-nées dans le tissu cérébral adulte. Cela peut être surmonté par une double coloration avec d'autres anticorps, pour vérifier que les cellules marquées au BrdU se divisent bien.

Rakic ​​a publié des preuves à la fois pour et contre la neurogenèse adulte chez les macaques. Il estime que les neurones ajoutés à l'hippocampe humain adulte mettent un an à mûrir, et soutient que les antidépresseurs ne peuvent pas agir en stimulant la neurogenèse car leurs effets prennent environ un mois à se manifester.

« Rakic ​​était raisonnable en exigeant des niveaux de preuve plus élevés », explique Nottebohm, « mais il s'est élevé contre la neurogenèse adulte de manière si agressive que pour beaucoup, cela a semblé être une défense de l'ancien dogme. En tant que participant aux batailles, je l'ai trouvé trop négatif et pas particulièrement perspicace. Ses propres travaux utilisaient des animaux hébergés dans des conditions qui inhibent la formation et la survie de nouveaux neurones.

Nottebohm et d'autres disent que Rakic ​​a freiné la recherche sur la neurogenèse chez l'adulte, mais selon Gage, il a été "un moteur important pour rendre le domaine plus rigoureux. Il conteste la faiblesse de leur travail et il appartient aux chercheurs sur le terrain de les résoudre. ." Mais Gage note que les neurones immatures dérivés de cellules souches de souris sont plus actifs que leurs homologues matures, donc une période de maturation prolongée peut en fait être bénéfique. "Je ne suis pas surpris que la maturation prenne plus de temps chez l'homme, mais l'autre façon de voir les choses est que les cellules nouveau-nées ont une période de plasticité prolongée."

Le scepticisme de Rakic ​​est cependant étayé par les preuves scientifiques – ou plutôt par leur absence.

En 1998, Gage et feu Peter Eriksson ont examiné le cerveau de cinq patients cancéreux qui avaient reçu une injection de BrdU à des fins de diagnostic. Ils ont traité le tissu hippocampique avec des anticorps contre BrdU et des protéines synthétisées par des neurones immatures, et ont trouvé une certaine coloration dans le gyrus denté. C'était la première preuve que le cerveau humain adulte contient des neurones nouveau-nés, mais les chercheurs ont souligné que cela ne montrait pas que les cellules étaient fonctionnelles.

D'autres ont isolé des cellules souches de diverses régions du cerveau humain adulte. Ces cellules ont une capacité limitée d'auto-renouvellement lorsqu'elles sont cultivées en laboratoire, mais peuvent générer des astrocytes, des oligodendrocytes et des neurones matures avec des propriétés électriques normales.

En 2006, Jonas Frisén de l'Institut Karolinska et ses collègues ont examiné le cortex dans le cerveau autopsié de sept adultes. Ils ont recherché du carbone radioactif provenant des essais de bombes nucléaires de la guerre froide, qui s'accumule dans l'ADN nouvellement synthétisé, mais n'ont détecté que les niveaux atmosphériques, et ont conclu que la neurogenèse ne se produit pas dans le cortex.

Plus récemment, Gerd Kempermann du Center for Regenerative Therapies de Dresde et ses collègues ont examiné le cerveau de 54 personnes jusqu'à 100 ans, en utilisant des anticorps pour plusieurs protéines, et ont trouvé un petit nombre de cellules hippocampiques nouveau-nées dans chacun d'eux. "Il semble que ce soit la même chose que chez les rongeurs", explique Kempermann. "Il y a un déclin très prononcé au début de la vie, mais vous vous retrouvez avec un niveau très bas qui se maintient. Nous avons vu un petit nombre de cellules, mais nous les avons vues jusqu'à un âge très avancé."

Mais Arturo Alvarez-Buylla, professeur au département de chirurgie neurologique de l'Université de Californie à San Francisco, n'est pas entièrement convaincu. "Gage et Erikkson ont fourni des preuves qu'une certaine prolifération se produit dans l'hippocampe adulte", dit-il, "mais cela doit être traité avec prudence, car certaines des cellules marquées pourraient être en train de mourir."

Alvarez-Buylla a obtenu son doctorat. travaillant sur les oiseaux chanteurs avec Nottebohm avant de s'intéresser aux rongeurs, où il a montré que les neurones des nouveau-nés migrent sur de longues distances jusqu'au bulbe olfactif. Il a depuis publié plusieurs études suggérant que cette migration ne se produit probablement pas chez l'homme adulte. En collaboration avec Nader Sanai, directeur du Barrow Brain Tumor Research Center à Phoenix, en Arizona, il a examiné le cerveau d'environ 100 personnes de tous âges et un nombre similaire d'échantillons de tissus prélevés pendant la neurochirurgie.

Ils ont identifié un « ruban » d'astrocytes dans les parois des ventricules latéraux qui produisent des neurones, des astrocytes et des oligodendrocytes immatures et qui n'a pas été observé chez d'autres espèces. Ils ont également identifié le RMS chez les nourrissons et ont découvert qu'il contient un petit nombre de cellules migrantes, ainsi qu'une voie migratoire non identifiée auparavant, qui se sépare du RMS pour pénétrer dans le cortex préfrontal.

Selon leurs données, la migration se produit dans les deux cours d'eau après la naissance, mais diminue fortement à l'âge de 18 mois et a presque complètement disparu au début de l'âge adulte. "Nous avons conclu que si la migration se produit, elle est très rare", explique Alvarez-Buylla, "et que les cellules ne forment pas de gros faisceaux qui migrent vers le bulbe olfactif." Les données sont en conflit avec celles d'une étude réalisée en 2007 par Erikkson et Maurice Curtis, qui ont vu un RMS robuste contenant un grand nombre de cellules migrantes, mais ont été confirmées l'année dernière par des chercheurs chinois, qui ont trouvé un petit nombre de neurones en migration dans le RMS adulte, mais aucun de nouvelles cellules dans le bulbe olfactif lui-même.

« Dans quelle mesure la neurogenèse se produit chez les personnes âgées et dans quelle mesure elle contribue à la plasticité locale, des questions restent ouvertes », explique Alvarez-Buylla. "Il existe une controverse sur le renouvellement cellulaire de l'hippocampe et la persistance des cellules souches tout au long de la vie. Si elles diminuent avec l'âge, elles ne se renouvellent pas vraiment."

Dans l'ensemble, les quelques études disponibles suggèrent que la fontaine de jouvence est réduite à un simple filet chez les adultes. Il n'y a aucune preuve que ce soit pour la neurogenèse adulte dans le cortex humain, l'existence du RMS chez les adultes est toujours contestée, et les preuves de la neurogenèse hippocampique sont très minces sur le terrain. Si l'hippocampe produit de nouvelles cellules, y a-t-il suffisamment d'importance ?

Kempermann pense qu'il y en a : « Le réseau nécessite l'ajout de très peu de cellules tout en restant fonctionnellement pertinent », dit-il. D'autres chercheurs en neurogenèse adulte pensent également qu'un petit nombre de cellules pourrait être pertinent pour la fonction de l'hippocampe. But this question remains unanswered, and the possibility that the number of cells produced is not large enough to be functionally significant has serious implications for popular claims, such as that exercise can improve memory, and also for the new view of the brain that has been adopted so quickly.

"One side-effect of having a large and complex brain is that you wouldn't want naïve newcomers barging in," says Lumsden. "How would new neurons usefully integrate into complex neural networks? If anything, evolution would have made damn sure that mechanisms exist to eliminate these party-crashers. Lack of neurogenesis after the connectional plan of the brain is complete would be a selective advantage."

The brain may, therefore, favour stability over plasticity. Human adult neurogenesis may be an evolutionary relic, and one that comes at a very high cost, as stem cells in the adult human brain likely contribute to brain tumour formation.

There's still hope

"Rakic was mostly correct," says Nottebohm. "Until now, the overwhelming evidence is that most neurons are formed early in development, including a short while after birth." But even if functional adult neurogenesis does not occur in the human brain, or if the numbers of cells produced are too small to be of any significance, there is still hope that neural stem cells could be of therapeutic value.

"Rakic missed what was central about the argument," Nottebohm continues. "There is a rich collection of neural stem cells that continue to generate new neurons in adulthood. This is of the greatest importance. It shows, in principle, that this reservoir might be exploited for purposes of brain repair."

To this end, researchers are exploring two approaches to develop neural stem cell-based therapies for neurological conditions, although any such treatments are still a long way off. One approach is to coax the brain's stem cells to generate neurons that migrate to injured or diseased sites. The other is to transplant lab-grown neurons of specified types directly into the brain. Indeed, neurons derived from human neural stem cells can differentiate into fully functional neurons when transplanted into foetal rat brain, and can now be tracked in live animals using magnetic resonance imaging.

"We found the first evidence for replaceable neurons," says Nottebohm, "and I have no doubt that a whole new field will emerge around this concept. I'm sure this will have a profound effect sooner or later. This is just the beginning."


Brain stem cells

Experts say the continued supply of new neurons in this brain region might help people register and remember new smells even when they are older. “It’s most likely that we are relying more on our olfactory system that we believe,” says Eriksson.

The BrdU labelling also helped researchers identify a reservoir of brain stem cells – which develop into neurons – in the fluid-filled chambers called ventricles that sit deep in the brain. By looking at individual brain slices the team also identified a tube in each hemisphere – about 1.5 millimetres in diameter and 35 mm in length – that connected the ventricles with the olfactory region.

“We were amazed when we found this anatomical structure that had gone undiscovered until now,” says Eriksson. Brain cells born in the fluid-filled ventricle migrate to the olfactory bulb via this small “superhighway” that connects them, he says.


Brain Cells and the Hippocampus

While the vast majority of our brain's cells are formed while we are in the womb, there are certain parts of the brain that continue to create new neural cells during infancy. Until recent decades, however, the brain’s limited capacity to regenerate triggered the belief that neurogenesis—the birth of new brain cells—ceased soon after this stage.

However, research done over the last two decades has suggested that at least one part of the brain continues to create new cells throughout a person's lifespan.

During the late 1990s, researchers at Rockefellers University in New York City conducted studies in which marmoset monkeys were injected with a tracer chemical that could differentiate between slow-dividing mature brain cells and fast-dividing new ones. What they found was that the hippocampus (a region of the brain associated with memories, learning, and emotions) continued to create new cells without the constraint of age or time.

Later studies using carbon-14 dating (which evaluate the age and process of cellular development) confirmed that cells in the hippocampus, while continually dying, were quickly replaced by new ones. It is only by the formation of these cells that the hippocampus is able to maintain its central functions. ??

What it also showed us is that the number of new cells, and the frequency by which they are created, begin to decline with age. With that being said, the rate of decline wasn't seen to be consistent and could vary significantly from subject to subject.


Ridding Brain Of Dead Cells And Creating New Ones, How It's Done Discovered

Although thousands of new brain cells called neurons are produced each day in adults brains, only a small percentage of them survive. The cells that die are consumed by scavenger cells called phagocytes. Researchers have not completely understood how this process works, which phagocytes are unique to the brain and how the removal of dead neurons influences the creation of new neurons, until now.

During adulthood neurogenesis, or the development of new neurons, largely ceases in most areas of the brain. Yet, in two areas of the brain there is a strong indication that substantial numbers of new neurons are naturally created (in the hippocampus, an area of the brain involved in memory forming, organizing and storing, and the olfactory bulb, involved in the perception of odors).

UVA Health System investigators have made an important discovery in understanding this complex process, which may help scientists create new therapies to promote neurogenesis in the adult brain and re-establish its function in patients suffering from depression, post-traumatic stress disorder, and other mental disorders, in which adult neurogenesis is impaired.

Published online July 31st, 2011, the discoveries were led by two UVA researchers &ndash Jonathan Kipnis, PhD, associate professor of neuroscience, and Kodi S. Ravichandran, PhD, chair of the UVA Department of Microbiology and director of the UVA Center for Cell Clearance can be found in the journal Nature Biologie Cellulaire.

The first author on this report was Zhenjie Lu, PhD, who was active in combining the methodologies in the Kipnis lab (which concentrates on basic mechanisms underlying neurological disorders) and the Ravichandran lab (which concentrates on cell clearance) to address adult neurogenesis through a combination of in vivo investigations in normal and genetically altered mice, and ex vivo investigations using neuronal cultures.

UVA scientists found that certain types of progenitor cells, called the doublecortin (DCX) &ndash positive neuronal progenitors (or &ldquonewborn neurons&rdquo), serve a double role in the regulation of creation and elimination of new neurons. Replenishing special cells and maintaining blood, skin and intestinal tissues, progenitor cells usually act as a repair system for the body. This new finding highlights the capability of these cells to clean each other out, which ultimately benefits the regeneration process.

&ldquoOur study provides the first evidence that DCX+ cells, in addition to serving their function as neuronal precursors in the brain, also function as phagocytes (scavenger cells) by clearing out their dead brethren &ndash and that this process is required to maintain continuous generation of new neurons in the brain.&rdquo

&ldquoThese findings raise the possibility that this newly discovered process could be manipulated to rejuvenate the brain by regulating the addition of new neurons.&rdquo

This discovery may also shed new light on our understanding of how the process of adult neurogenesis is regulated in the healthy brain, and in turn give insights on diseased brains, where adult neurogenesis is severely impaired, Kipnis adds.

Kevin Lee, PhD, chair of the Department of Neuroscience and professor of neurological surgery says:

&ldquoThe birth and death of new neurons in the adult brain have been implicated in ongoing learning and memory.

The findings by Kipnis, Ravichandran, Lu and associates are fascinating, because they describe a novel process regulating the production and removal of adult-born neurons. This represents an important step toward identifying mechanisms that might be manipulated to control the number of new neurons in the adult brain. Regulating new adult neurons in this manner could open a novel avenue for modifying basic cognitive functions, including learning.&rdquo


Voir la vidéo: Santé - Cerveau: une fabrique de neurones ultra performants! (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Junien

    le message pertinent :), attirant ...

  2. Warden

    Bravo, you just visited brilliant idea

  3. Carmelide

    Oui tu as dit exactement



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