Une étude, dont les résultats intitulés «Single-cell transcriptional logic of cell-fate specification and axon guidance in early-born retinal neurons» ont été publiés dans la revue Development, a permis d'identifier les programmes génétiques gouvernant d’une part la naissance des différents types de cellules de la rétine, et d’autre part leur branchement à l’endroit exact du cerveau où ils pourront accomplir leur tâche. En outre, la découverte de plusieurs gènes régulant la transmission des signaux permet d’envisager la possibilité d’un coup de pouce à la régénération du nerf optique en cas de maladie neurodégénérative.

Rappelons tout d'abord que «le système visuel des mammifères est composé de différents types de neurones qui doivent chacun trouver leur place pour que le cerveau puisse transformer les stimuli reçus par l’œil en images»: concrètement, «il y a les photorécepteurs, qui détectent la lumière, les neurones du nerf optique, qui envoient l’information au cerveau, les cellules des réseaux cérébraux, chargées de former des images, ou encore les interneurones, qui assurent les connexions entre les autres cellules». Tous ces neurones sont «issus de cellules progénitrices qui, non encore différenciées lors des phases initiales du développement embryonnaire, sont capables de donner naissance aux différentes catégories de neurones spécialisés».

En vue de «mieux comprendre le déroulement exact de ce mécanisme» et d'identifier «les gènes à l’œuvre pendant la construction de la rétine», la «dynamique de l’expression des gènes dans des cellules prises isolément» a été analysée. Plus précisément, «pour suivre l’activité des gènes dans les cellules et comprendre la spécification précoce des neurones rétiniens», plus de 6000 cellules ont été séquencées «pendant le développement de la rétine, afin de mener des analyses bio-informatiques à grande échelle».

L'étude a alors analysé «le comportement des progéniteurs pendant le cycle cellulaire, puis lors de leur différenciation progressive». Ensuite, ont été «cartographié de façon très précise les différents types cellulaires de la rétine en développement, ainsi que les changements génétiques qui surviennent au cours des premières étapes de ce processus».

En fait, «au-delà de leur 'âge' (soit à quel moment de la vie embryonnaire ils ont été générés) la diversité des neurones découle de leur position dans la rétine, qui les prédestine à une cible précise dans le cerveau». De plus, grâce à l'observation de chacun de ces neurones et au suivi de «l’activation séquentielle de leurs gènes», un arbre «de différenciation génétique où les progéniteurs se divisent, puis s’orientent vers un type cellulaire ou un autre» a pu être reconstruit.

Une deuxième analyse a alors été réalisée: «si l’œil droit connecte essentiellement à la partie gauche du cerveau (et inversement), une petite fraction de neurones de l’œil droit effectue des connexions dans la partie droite du cerveau». Effectivement, «toutes les espèces ayant deux yeux avec un champ visuel qui se recoupe, comme les mammifères, doivent pouvoir mélanger les informations en provenance des deux yeux dans la même partie du cerveau», un regroupement qui «rend possible la vision binoculaire permettant de percevoir les profondeurs ou les distances».

La connaissance de ce phénomène a permis de 'marquer' «les cellules individuellement afin de suivre chacune d’entre elles tout au long de leur progression et jusqu’à leur place finale dans le système visuel». La comparaison de «l’activation génétique de ces deux populations neuronales» a conduit à la découverte de «24 gènes qui pourraient être essentiels à une vision tridimensionnelle».

Comme «avant même que les neurones arrivent dans le cerveau, ils doivent sortir de la rétine par le nerf optique», la dernière partie de cette étude a été consacrée à «identifier les molécules capables de guider les neurones sur le bon chemin».

Du fait que «ces mêmes molécules pourraient permettre la pousse initiale des axones (la partie des neurones qui transmet les signaux électriques vers les synapses et assurent le passage de l’information d’un neurone à l’autre)», ajouté à «une vingtaine de gènes qui contrôlent ce processus», ces travaux sont prometteurs «dans l’idée d’une médecine régénérative».

En particulier, si, «suite à un glaucome par exemple», le nerf optique est coupé ou endommagé, il est envisageable de «réactiver ces gènes qui ne sont habituellement actifs que lors de la phase de développement embryonnaire». Bien que les capacités de régénération des neurones soient très faibles, «elles existent néanmoins» à condition de «trouver le moyen de les encourager». D’ailleurs, «des stimulations génétiques de la moelle épinière endommagée après un accident» procèdent «de la même idée et commencent à montrer leurs premiers succès».