Neuronal primary cilia are not required for hippocampal circuit function or behavior in adult mice
En s'appuyant sur des études génétiques et comportementales chez la souris adulte, cet article démontre que la délétion des cils primaires des neurones hippocampiques n'altère ni l'excitabilité neuronale, ni la plasticité synaptique, ni les comportements dépendants de l'hippocampe, remettant ainsi en question la vue prédominante selon laquelle ces structures sont des centres de signalisation essentiels dans les circuits cérébraux matures.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Dans presque chaque cellule du corps humain, et dans le cerveau des souris, existe une minuscule projection semblable à un poil appelée cil primaire. Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que ces structures étaient des vestiges inutiles de l'évolution, comme l'appendice dans l'intestin. Cependant, des découvertes récentes ont révélé que, lors de la formation initiale d'un cerveau, ces cils agissent comme des centres de commandement critiques. Ils reçoivent des signaux chimiques qui indiquent aux cellules en croissance où aller et ce qu'elles doivent devenir. Lorsque ces structures ne se forment pas correctement lors du développement d'un cerveau, le résultat peut être grave, entraînant des malformations et des déficiences intellectuelles. Cela a conduit de nombreux chercheurs à croire que ces minuscules antennes doivent continuer à jouer un rôle vital dans le cerveau mature, agissant comme des hubs essentiels qui permettent aux neurones adultes de communiquer et de se comporter correctement.
La question qui restait sans réponse était de savoir si ces structures sont toujours nécessaires une fois que le cerveau est pleinement développé. Les neurones adultes dépendent-ils de leurs cils primaires pour émettre des signaux électriques, apprendre de nouvelles choses ou se souvenir du passé ? Pour le découvrir, une équipe de chercheurs de l'hôpital St. Jude Children's Research Hospital a décidé de retirer ces structures du cerveau de souris adultes et d'observer ce qui se passait. Ils se sont concentrés sur l'hippocampe, une région en forme de seiche située profondément dans le cerveau, célèbre pour son rôle dans la formation de la mémoire et la navigation spatiale. En utilisant des outils génétiques précis, ils ont été capables de supprimer les gènes nécessaires à la construction des cils primaires, mais uniquement dans les neurones matures de souris adultes, laissant le reste du corps et le cerveau en développement intacts.
Les chercheurs ont utilisé deux méthodes différentes pour s'assurer de la solidité de leurs résultats. Premièrement, ils ont élevé des souris dotées d'un interrupteur génétique qui désactivait la capacité de fabriquer des cils dans des régions cérébrales spécifiques à mesure que les animaux mûrissaient. Cela leur a permis d'étudier des souris qui avaient vécu toute leur vie sans ces structures dans leurs neurones hippocampiques. Deuxilement, pour écarter la possibilité que le cerveau ait simplement adapté ses processus au fil du temps pour compenser les parties manquantes, ils ont utilisé un laser de haute puissance pour retirer chirurgicalement les cils d'individuels neurones chez des souris adultes juste quelques minutes avant de les tester. Ils ont également utilisé un virus pour supprimer les cils dans un autre groupe de souris adultes. Dans chaque cas, l'objectif était le même : voir si le cerveau cessait de fonctionner sans ces minuscules antennes.
Ce qu'ils ont découvert était surprenant. Malgré l'absence totale de cils primaires dans les neurones matures, le cerveau a continué à fonctionner exactement comme il le devrait. L'activité électrique des neurones est restée normale. Les cellules émettaient leurs signaux avec la même force et le même rythme que des cellules saines. Lorsque les chercheurs ont testé la façon dont ces neurones communiquaient entre eux, les connexions étaient tout aussi fortes, et la capacité à renforcer ces connexions au fil du temps — un processus essentiel pour l'apprentissage — n'était absolument pas affectée. Les neurones ne sont pas devenus confus, léthargiques ou hyperactifs. Ils se sont comportés comme si les cils n'avaient jamais été là.
Les chercheurs sont ensuite passés du microscope au monde réel pour voir si les souris pouvaient encore apprendre et se souvenir. Ils ont placé les souris dans une série de tests conçus pour mesurer la mémoire et le comportement. Dans un test, les souris ont appris à associer un son spécifique ou une pièce spécifique à un choc léger et inoffensif. Dans un autre, elles devaient se souvenir de l'emplacement d'une plateforme cachée dans un bassin d'eau. Ils ont également testé l'anxiété, l'interaction sociale et les capacités motrices des souris. Dans chaque cas, les souris sans cils ont performé aussi bien que les souris avec cils. Elles ont appris les tâches rapidement, s'en sont souvenues plusieurs jours plus tard et n'ont montré aucun signe d'anxiété ou de retrait social. Leur capacité à naviguer et à interagir avec le monde était indiscernable de celle d'une souris normale.
Ces résultats remettent en question une hypothèse de longue date en neurosciences. S'il est clair que les cils primaires sont indispensables pour construire un cerveau, cette étude suggère qu'ils ne sont pas nécessaires pour le faire fonctionner une fois qu'il est terminé. Les conclusions indiquent que dans l'hippocampe adulte, ces structures ne sont pas les principaux hubs de signalisation que beaucoup de scientifiques croyaient être. Le cerveau semble disposer d'autres moyens de gérer la chimie complexe de l'apprentissage et de la mémoire qui ne dépendent pas de ces petites projections. Cela ne signifie pas que les cils sont inutiles dans le cerveau adulte ; ils peuvent encore jouer un rôle lors de périodes de stress, de maladie ou de vieillissement. Cependant, dans des conditions normales et saines, le cerveau adulte peut fonctionner parfaitement sans eux, ce qui suggère que les règles de fonctionnement du cerveau changent considérablement de l'enfance à l'âge adulte.
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