Une étude, dont les résultats intitulés «Temporal patterning of apical progenitors and their daughter neurons in the developing neocortex» ont été publiés dans la revue Science, lève le voile sur la conception des cellules qui constituent les circuits du cerveau en identifiant les scénarios génétiques à l’œuvre.

Relevons tout d'abord que «le cortex est une région cérébrale complexe qui nous permet de percevoir le monde et d’interagir avec les objets et les êtres qui nous entourent». La diversité des tâches en question se reflète dans «la diversité des neurones qui le composent: plusieurs dizaines de types de cellules aux fonctions distinctes s’assemblent au cours du développement pour former les innombrables circuits à l’origine de nos pensées et de nos actions.

Au cours de l’embryogénèse, ces différents types de neurones «sont générés par des cellules souches progénitrices présentes dans les profondeurs du cerveau», qui «se divisent et produisent l’un après l’autre ces différents neurones» qui ensuite s’assemblent «pour former des circuits contrôlant le mouvement ou la perception». En réalité, ces neurones nouveau-nés «héritent non seulement du matériel génétique de leur cellule 'mère', mais développent également leurs propres programmes génétiques en interaction avec l’environnement, au cours d’un processus de maturation aboutissant in fine à un raccordement en circuits fonctionnels».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a analysé «pas à pas les gènes exprimés par des générations successives des progéniteurs et par leurs cellules filles, avec une résolution temporelle très haute», en «tirant profit d’une technologie développée à l’UNIGE permettant d’isoler les cellules corticales nées à un moment donné». De la sorte, «le scénario génétique par lequel les progéniteurs donnent naissance aux neurones de types différents au cours du temps» a pu être reconstitué, grâce à l'élaboration d'algorithmes mathématiques.

Ainsi, «le rôle essentiel de certains gènes transmis par les cellules progénitrices mères» a pu être observé, car «si, tout au début, les progéniteurs sont peu sensibles aux signaux environnementaux, ils le deviennent de plus en plus avec le temps». Par la suite, «ces schémas temporels d’expression des gènes» sont «transmis par les progéniteurs à leur descendance neuronale». Ceci a été démontré «en modifiant artificiellement ces marques temporelles dans les progéniteurs», ce qui a abouti «à changer l’identité des neurones filles et à accélérer la vitesse du scénario développemental».

Au bout du compte, ces observations, «effectuées sur la base d’un modèle murin», s’appliquent «également à l’être humain» puisque, à partir de «données biologiques humaines», cette étude montre que «les marques temporelles et leur mécanisme de transmission génétique» sont «conservés au cours de l’évolution». Ceci souligne «l’importance des gènes temporaux dans la genèse des circuits du cortex cérébral».

En outre, cette étude, qui «identifie des programmes génétiques dont l’altération pourrait contribuer aux maladies neuro-développementales», récapitule «les 'recettes moléculaires' à appliquer pour générer différents types de neurones et permet d’envisager la possibilité de régénérer artificiellement des types de neurones définis à partir de cellules souches de patients».