Pas de place pour l鈥檌mpr茅cision dans le cerveau
Le professeur Ed Ruthazer est cartographe du paysage qu'est le cerveau en d茅veloppement - en particulier des circuits neuronaux, ce r茅seau de connexions entre les cellules nerveuses. Ses travaux de recherche 脿 l'Institut et h么pital neurologiques de Montr茅al, le Neuro, de l'Universit茅 捆绑SM社区, r茅v猫lent que le cerveau est un paysage dynamique o霉 les connexions entre les nerfs sont mall茅ables, qu'elles varient et s'adaptent en fonction des demandes de l'environnement. Le Pr听Ruthazer est le laur茅at du premier Prix du jeune chercheur de l'Association canadienne des neurosciences, qui souligne des r茅alisations remarquables en recherche.听 Au moyen de techniques d'imagerie 脿 intervalles (time-lapse), son laboratoire cartographie les changements qui s'op猫rent dans le c芒blage du cerveau durant le d茅veloppement, et ce, afin de faire progresser le traitement de l茅sions au syst猫me nerveux central et de troubles du d茅veloppement comme l'autisme et la schizophr茅nie. On consid猫re en g茅n茅ral que ces maladies sont le fruit d'erreurs du c芒blage du cerveau attribuables 脿 une rupture des interactions complexes entre les influences g茅n茅tiques et environnementales durant le d茅veloppement du cerveau.
脡tonnamment, l'un de ces troubles affecte pr猫s d'un Canadien sur 100, ce qui co没terait plus de 10 milliards par ann茅e 脿 l'茅conomie canadienne, en plus d'avoir un impact d茅vastateur dans la vie des patients et de leurs proches. Deux des r茅centes publications du Pr听Ruthazer dans d'importantes revues scientifiques font progresser nos connaissances sur la fa莽on dont le cerveau se d茅veloppe, ce qui est crucial pour l'avancement des th茅rapies, des traitements et des interventions pr茅coces.
Inn茅 et acquis
Sa nouvelle 茅tude, publi茅e dans la prestigieuse revue Neuron, illustre clairement l'effet d'un apport de l'environnement sur le cerveau en d茅veloppement. Une exposition d'脿 peine 20听minutes 脿 une stimulation visuelle intensive durant le d茅veloppement a am茅lior茅 l'acuit茅 visuelle et la sensibilit茅 de sujets 脿 l'茅gard de cibles visuelles plus fines et petites que chez des t茅moins non conditionn茅s.
芦听Il n'y a pas de place pour l'impr茅cision dans le cerveau 脿 maturit茅听禄, dit le professeur Ruthazer. Le d茅veloppement du cerveau s'accompagne d'une surproduction initiale de connexions impr茅cises entre les cellules nerveuses. Durant le d茅veloppement et l'apprentissage, ces connexions sont 茅lagu茅es, au profit de connexions plus fortes et sp茅cifiques. L'affinement s'op猫re en r茅action 脿 un apport de l'environnement. 芦听Notre 茅tude montre qu'une stimulation visuelle intense rend les cellules nerveuses plus r茅ceptives 脿 un apprentissage et 脿 un affinement ult茅rieurs.听禄
Qui plus est, le groupe du Pr Ruthazer a identifi茅 les m茅canismes mol茅culaires 脿 l'origine des changements dans le syst猫me nerveux. La stimulation de l'environnement active la production d'une prot茅ine, le facteur neurotrophique d茅riv茅 du cerveau ou BDNF. Cette prot茅ine joue un r么le majeur dans la plasticit茅 des neurones et a deux formes听: le propeptide pro-BDNF qui facilite l'affaiblissement de connexions impr茅cises ou mal cibl茅es et le BDNF mature qui renforce les connexions appropri茅es et efficaces. Dans ce cas, en r茅action 脿 l'activit茅 de l'environnement, ces processus ont men茅 脿 l'affinement de connexions de cellules nerveuses du syst猫me visuel n茅cessaires pour l'acuit茅 visuelle. 芦听Cela indique que l'exp茅rience sensorielle durant le d茅veloppement entra卯ne une production rapide de prot茅ines cl茅s utilis茅es aux connexions de cellules nerveuses pour donner de la stabilit茅 脿 long terme et une plus grande efficacit茅 脿 des points appropri茅s de connexion, tout en aidant 脿 茅liminer les mauvaises connexions.听禄
GPS pour cellules nerveuses en d茅veloppement
Dans le syst猫me visuel en d茅veloppement, les cellules nerveuses de la r茅tine 脿 l'arri猫re de l'oeil se raccordent 脿 des points tr猫s sp茅cifiques dans le tectum, la partie visuelle du cerveau, afin que la r茅tine soit repr茅sent茅e correctement dans le cerveau et puisse transmettre des signaux visuels pr茅cis. Un syst猫me tr猫s complexe de signaux de guidage fait en sorte que les cellules nerveuses innervent les bons points dans le cerveau.
La formation de cette carte pr茅cise dans le cerveau repose non seulement sur les signaux de guidage, mais aussi sur une activit茅 configur茅e dans la r茅tine. 芦听Nous commen莽ons 脿 comprendre les aspects tributaires de l'exp茅rience ou 芦听acquis听禄 du d茅veloppement, qui sont souvent plus difficiles 脿 茅tudier que les 茅l茅ments du patrimoine g茅n茅tique ou 芦听inn茅s听禄, car l'茅ventail d'exp茅riences sensorielles possibles est si vaste听禄, explique le Pr Ruthazer. 芦听Mais m锚me les 茅l茅ments 芦听inn茅s听禄 du d茅veloppement peuvent 锚tre complexes et doivent 脿 l'occasion 锚tre r茅examin茅s.听禄
Il y plus de dix ans, Friedrich Bonhoeffer et des coll猫gues ont identifi茅 les principaux signaux de guidage mol茅culaire qui interviennent dans la mise en place du c芒blage visuel dans le cerveau听: les 茅phrines et leurs r茅cepteurs Eph. Ces mol茅cules se subdivisent en familles A et B. Les membres de la famille 芦听A听禄 s'expriment dans un gradient rostrocaudal (ou de l'avant 脿 l'arri猫re) dans le tectum, tandis que ceux de la famille 芦听B听禄 ont un gradient d'expression dorsoventral (de haut en bas).听 脌 l'instar des lignes de longitude et de latitude sur une carte de la Terre, ces gradients d'expression semblent indiquer que les niveaux respectifs d'Eph et d'茅phrines A et B pr茅cisent des coordonn茅es de position dans le cerveau pour guider les axones r茅tiniens 脿 identifier et 脿 innerver leurs cibles correspondantes dans le tectum.听 On trouve aujourd'hui ce mod猫le influent dans la plupart des manuels de premier cycle.
Fait 茅tonnant, les configurations d'expression de d茅veloppement des Eph et des 茅phrines dans le cerveau n'avaient encore jamais 茅t茅 examin茅es en d茅tail. Les r茅sultats d'une 茅tude longitudinale de leurs configurations d'expression publi茅s r茅cemment dans Development Neurobiology par Valerie Higenell, du laboratoire du Pr Ruthazer, en collaboration avec des coll猫gues de SUNY Downstate et de l'Universit茅 de Californie 脿 Santa Cruz, sont surprenants et exigent un changement fondamental dans la fa莽on d'envisager les contributions des gradients Eph et 茅phrines 脿 la cartographie du syst猫me visuel.
芦听Si nos donn茅es au sujet des gradients d'expression d'Eph et d'茅phrines de type A concordaient avec le mod猫le r茅pandu, nous avons constat茅 que le gradient d'expression d'Eph de type B dans le tectum avait exactement l'orientation contraire 脿 ce qui avait 茅t茅 rapport茅 auparavant. C'est comme si nous venions de d茅couvrir que, depuis le d茅but, nous (et tout le monde dans le domaine) tenions notre carte 脿 l'envers听禄, a expliqu茅 le Pr Ruthazer. L'茅tude a confirm茅 que les 茅phrines de type A ont une configuration d'expression caudale 茅lev茅e 脿 rostrale basse dans le tectum, 脿 peu pr猫s compl茅mentaire 脿 l'expression d'Eph de type A, comme pr茅vu.听 脌 la diff茅rence du mod猫le r茅pandu, l'茅tude du Pr Ruthazer a constat茅 que les Eph de type B ne sont pas exprim茅s dans le tectum selon un gradient ventral 茅lev茅 脿 dorsal bas (de bas en haut) comme le rapportaient auparavant les conclusions d'autres chercheurs, mais plut么t selon une configuration dorsale 茅lev茅e 脿 ventrale basse (de haut en bas).
L'茅tude du Pr Ruthazer r茅v猫le aussi que le gradient d'Eph de type B est pr茅sent uniquement durant les premiers stades du d茅veloppement, et qu'il atteint une expression uniforme, 茅lev茅e dans le tectum chez des animaux plus vieux. Cela semble indiquer que la signalisation des 茅phrines et Eph de type B pourrait jouer un r么le important ind茅pendant de la cartographie axonale dorsoventrale au fur et 脿 mesure que le cerveau se d茅veloppe.
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L'Institut et h么pital neurologiques de Montr茅al
L'Institut et h么pital neurologiques de Montr茅al, le Neuro, est un centre m茅dical universitaire unique qui se consacre aux neurosciences. Cet institut de recherche et de formation rattach茅 脿 l'Universit茅 捆绑SM社区 est au c艙ur de la mission en neurosciences que s'est donn茅e le Centre universitaire de sant茅 捆绑SM社区. Fond茅 en 1934 par le r茅put茅 Dr Wilder Penfield, le Neuro est reconnu dans le monde entier pour la mani猫re dont il int猫gre la recherche, des soins prodigu茅s avec compassion aux patients et la formation de pointe, autant de facteurs sans lesquels la science et la m茅decine ne pourraient progresser. Ses chercheurs sont des chefs de file mondiaux dans les neurosciences cellulaires et mol茅culaires, en imagerie c茅r茅brale, en neurosciences cognitives ainsi que dans l'茅tude et le traitement de l'茅pilepsie, de la scl茅rose en plaques et des troubles neuromusculaires. Dans son budget de 2007, le gouvernement f茅d茅ral a fait de l'Institut neurologique de Montr茅al un des sept centres d'excellence du Canada, ce qui a lui a permis d'obtenir 15 millions de dollars pour financer ses recherches et ses activit茅s de commercialisation dans le domaine des maladies neurologiques et des neurosciences.
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