L’élagage synaptique des neurones nouveau-nés par la microglie dépend de la phosphatidylsérine dans le cerveau adulte. Ce mécanisme est essentiel pour la maturation des neurones nouveau-nés.
Un groupe de recherche dirigé par Kazunobu Sawamoto, professeur à l’Institut des sciences du cerveau, à l’École supérieure des sciences médicales de l’Université de Nagoya et à l’Institut national des sciences physiologiques, et Chihiro Kurematsu, étudiant en quatrième année à l’École de médecine de l’Université de Nagoya, a élucidé le mécanisme qui contrôle l’élagage synaptique des nouveaux neurones dans le cerveau adulte.
Dans le cerveau des mammifères, les cellules souches neurales existent même après la naissance, et de nouveaux neurones sont produits. Lorsque ces nouveaux neurones arrivent à maturité, ils forment des connexions appelées synapses avec les neurones existants pour créer des circuits neuronaux fonctionnels. Pour que le cerveau se développe et fonctionne normalement, il est important de maintenir un nombre approprié de synapses, mais le mécanisme de régulation du nombre de synapses n’a pas été entièrement compris. Des cellules appelées microglies, qui existent à proximité des cellules nerveuses, jouent un rôle important dans ce processus. La microglie peut “manger” (phagocytose) les cellules mortes et est également connue pour digérer les synapses supplémentaires pendant le développement. Cependant, on ignorait comment les nouveaux neurones du cerveau adulte éliminent les synapses supplémentaires au cours de leur maturation.
Reconstruction tridimensionnelle d’images de microscopie électronique montrant une épine synaptique (bleu) d’un nouveau neurone (rose), qui forme une synapse avec un autre neurone (bleu clair), engloutie par la microglie (vert) dans le bulbe olfactif de la souris adulte. Crédit : 2022 Kurematsu et al. Publié à l’origine dans le Journal of Experimental Medicine.
Le groupe de Sawamoto s’est concentré sur la phosphatidylsérine (PS), une molécule qui réside habituellement à l’intérieur de la membrane cellulaire, mais qui se trouve sur la surface externe des cellules mortes ou des synapses en développement, où elle est reconnue par la microglie. Les chercheurs ont d’abord utilisé un microscope électronique pour examiner la microglie en détail et ont observé que la microglie engloutit effectivement les synapses. Ensuite, ils ont examiné la localisation de la PS et ont constaté que la PS est exposée à l’extérieur de la membrane cellulaire au niveau des synapses du cerveau de la souris adulte, en particulier au niveau des synapses moins actives.
“Pour étudier si la détection microgliale du PS est importante pour l’élagage synaptique et la maturation normale des neurones dans le cerveau adulte, nous devions voir ce qui se passe lorsque le PS est masqué chez des souris adultes vivantes”, a déclaré Sawamoto.
Enfin, ils ont généré des souris génétiquement modifiées dans lesquelles la PS à l’extérieur de la membrane cellulaire était masquée par une protéine, et ont observé la microglie et les synapses. Ils ont constaté que chez ces souris, la microglie ne pouvait pas manger les synapses correctement, ce qui entraînait l’abandon de synapses supplémentaires. En outre, les neurones de ces souris présentaient des anomalies électrophysiologiques. Ces résultats indiquent que l’élagage synaptique des neurones nouveau-nés par la microglie est PS-dépendant dans le cerveau adulte, et que ce mécanisme est important pour la maturation correcte des neurones nouveau-nés.
Des études récentes ont montré que de nouveaux neurones sont également produits dans le cerveau humain pendant la période néonatale, et que l’élagage synaptique microglial est considéré comme important pour le développement cérébral postnatal.
“Nous espérons que l’étude de l’élimination synaptique PS-dépendante dans des modèles murins de maladies cérébrales conduira au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour des conditions pathologiques humaines telles que l’autisme, où des anomalies de la microglie et de la densité synaptique ont été observées”, a déclaré Kurematsu.
Les résultats complets de l’étude sont publiés dans le bulletin d’information de la Commission européenne. Journal of Experimental Medicine.
Référence : “Phosphatidylserine-dependent synaptic pruning by microglia in the maturation of adult-born neurons” par Chihiro Kurematsu, Masato Sawada, Masaki Ohmuraya, Motoki Tanaka, Kazuya Kuboyama, Takashi Ogino, Mami Matsumoto, Hisashi Oishi, Hiroyuki Inada, Yuri Ishido, Yukina Sakakibara, Huy Bang Nguyen, Truc Quynh Thai, Shinichi Kohsaka, Nobuhiko Ohno, Maki K. Yamada, Masato Asai, Masahiro Sokabe, Junichi Nabekura, Kenichi Asano, Masato Tanaka et Kazunobu Sawamoto, 17 mars 2022, Journal of Experimental Medicine.
DOI : 10.1084/jem.20202304
Outre Kazunobu Sawamoto et Chihiro Kurematsu, les coauteurs de cet article de recherche sont des chercheurs de l’Université de Nagoya, de l’Institut national des sciences physiologiques, de la Faculté de médecine de Hyogo, du Centre des troubles du développement d’Aichi, de l’Université de médecine et de pharmacie d’Hô Chi Minh-Ville, de l’Université de médecine Pham Ngoc Thach, de l’Institut national des neurosciences, de l’Institut médical de Jichi, de l’Université de médecine d’Aichi et de l’Université de médecine d’Aichi.Université de Tokushima Bunri, Université de Nagoya et Université de pharmacie et des sciences de la vie de Tokyo.
