Le cerveau, le placenta et les cellules qui donnent naissance à d’autres cellules

Lei Xing a toujours été fasciné par le cerveau humain.

Initialement, son désir de comprendre le fonctionnement interne du cerveau l’a conduit à étudier la médecine pour devenir médecin. Lorsqu’il a finalement changé de cheminement de carrière et s’est lancé dans la recherche, Xing savait qu’il voulait passer le reste de sa vie à découvrir les secrets des neurosciences du développement.

« J’ai toujours voulu étudier le cerveau, car il y a tellement de choses que nous ignorons [it]», a déclaré Xing, maintenant professeur adjoint au département des sciences biologiques de l’Université du Manitoba. « Afin de comprendre comment fonctionne le cerveau humain, nous devons apprendre comment le cerveau humain devient cette structure élégante. »

Xing a réalisé trois projets de recherche indépendants au cours de son diplôme postdoctoral.

Le premier projet de recherche a porté sur les cellules progénitrices du cerveau. Les cellules progénitrices sont des cellules indifférenciées qui peuvent se transformer en une variété de cellules matures et spécialisées en fonction des besoins de l’organisme. Xing visait à comprendre comment les hormones et les neurotransmetteurs – des messagers chimiques qui transportent les communications d’une cellule nerveuse à une autre – régulent les cellules progénitrices du cerveau en développement.

Il a découvert qu’en tant que neurotransmetteur, la sérotonine peut encourager les progéniteurs à se diviser rapidement. Plus il y a de progéniteurs qui apparaissent au cours du développement, plus de cellules cérébrales se forment. Cela conduit finalement à un cerveau plus gros.

« Nous pensons que c’est l’un des principaux acteurs qui ont contribué au développement du cerveau humain et qui ont essentiellement rendu notre cerveau beaucoup plus gros par rapport à d’autres espèces », a déclaré Xing.

Le deuxième projet réalisé par Xing portait sur le gène ARHGAP11B, que l’on trouve uniquement chez l’homme. Le gène force un type spécifique de progéniteur présent dans le néocortex à se multiplier rapidement. Ce gène spécifique à l’humain régule la croissance des cellules pour encourager les progéniteurs à « donner naissance » à de nombreuses cellules cérébrales.

« Ce gène a particulièrement contribué à l’évolution du cerveau humain, car ce n’est que dans la lignée évolutive menant aux humains [did] ce gène émerge.

Le troisième projet de Xing a examiné comment ARHGAP11B fonctionne avec d’autres gènes pour garantir que les cellules progénitrices produisent un grand nombre de cellules cérébrales.

Lorsqu’ils ont été placés chez des souris, Xing a découvert que les gènes humains ARHGAP11B entraînaient une expansion de certaines parties de leur cerveau et une plus grande flexibilité de leur mémoire, ce qui suggère que la capacité cognitive des souris aurait pu être améliorée. Des résultats similaires ont été observés chez les furets et les ouistitis.

Les recherches en cours de Xing sont centrées sur le placenta humain, un organe qui se forme dans l’utérus pendant la grossesse et qui fournit de l’oxygène, de la nutrition et élimine les déchets au bébé en pleine croissance. L’étude a commencé par explorer le placenta pour examiner les molécules qu’il sécrète et qui pourraient être liées aux cellules progénitrices.

L’équipe de Xing a découvert une molécule particulière qui pourrait provoquer une multiplication particulièrement rapide des cellules progénitrices. La prochaine étape du projet consiste à incuber des tissus de souris avec cette molécule et à voir si elle augmente le nombre de progéniteurs. À terme, il envisage de cultiver des organes humains miniatures avec la molécule pour déterminer si elle provoque réellement l’apparition d’un plus grand nombre de cellules progénitrices.

En fin de compte, Xing vise à explorer davantage le placenta humain et les signaux placentaires, en les comparant à d’autres espèces afin de déterminer le rôle précis du placenta dans le développement du cerveau. Son objectif est de comprendre quelles caractéristiques spécifiques conduisent au développement du cerveau humain et contribuent à nos fonctions cognitives plus élevées et à une plus grande taille du cerveau.

« Des recherches comme ce projet élargiront certainement nos connaissances », a déclaré Xing. « Les informations obtenues grâce aux projets nous aideront à mieux comprendre comment le cerveau humain se développe et grandit. […] Cela fournira également les connaissances fondamentales nécessaires pour comprendre les bases de certains troubles du développement neurologique.

Il a expliqué que si les scientifiques sont capables de comprendre précisément quels acteurs biologiques uniques contribuent au développement et à la croissance du cerveau humain, ils peuvent utiliser ces informations pour guider le développement d’approches thérapeutiques contre les maladies et les troubles. Les recherches fondamentales qu’il réalise en tant que neuroscientifique s’ajoutent à un ensemble croissant de travaux qui améliorent continuellement la vie des patients.

« La recherche fondamentale, ou recherche fondamentale, est ce qui fait avancer notre société », a déclaré Xing. « Nous avons besoin de toutes ces connaissances. Ensuite, nous pourrons les appliquer.