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For a long time, astrocytes were treated as one undifferentiated crowd. These star-shaped cells are the most abundant support cells in the brain and spinal cord, and scientists had wondered whether they came in specialized types that do different jobs, as neurons do. A study in Nature by researchers at Baylor College of Medicine now answers yes: distinct astrocyte subtypes carry out distinct tasks in the living brain.
Pendant longtemps, les astrocytes ont été considérés comme une foule indifférenciée. Ces cellules en forme d'étoile sont les cellules de soutien les plus abondantes du cerveau et de la moelle épinière, et les scientifiques se demandaient si elles existaient en types spécialisés, remplissant des fonctions différentes, comme c'est le cas des neurones. Une étude publiée dans Nature par des chercheurs du Baylor College of Medicine répond désormais par l'affirmative : des sous-types d'astrocytes distincts accomplissent des tâches distinctes dans le cerveau vivant.
The team focused on CD51, a protein that sits on the surface of some astrocytes but not others. Earlier work had shown that CD51 divides astrocytes into groups with different molecular features. But no animal models or lab tools existed to compare the two groups in a working brain. The researchers first built a new mouse line that lets them label and control CD51-positive and CD51-negative astrocytes separately, then compared them in the cerebral cortex, the outer layer that handles thinking, sensing and voluntary movement, and in the hippocampus, key to forming memories. They studied developing, adult and injured brains.
Les chercheurs se sont concentrés sur CD51, une protéine présente à la surface de certains astrocytes mais pas d'autres. Des travaux antérieurs avaient montré que CD51 répartit les astrocytes en groupes aux caractéristiques moléculaires différentes. Mais aucun modèle animal ni outil de laboratoire ne permettait de comparer les deux groupes dans un cerveau en fonctionnement. Les chercheurs ont d'abord créé une nouvelle lignée de souris permettant de marquer et de contrôler séparément les astrocytes CD51 positifs et CD51 négatifs, puis les ont comparés dans le cortex cérébral, la couche externe qui gère la pensée, la perception et les mouvements volontaires, ainsi que dans l'hippocampe, essentiel à la formation des souvenirs. Ils ont étudié des cerveaux en développement, adultes et lésés.
In the developing and injured cortex, CD51-positive astrocytes help form synapses, the junctions where neurons pass messages to each other, and they do this using a protein called glypican 6. CD51-negative astrocytes do not. In the hippocampus, CD51-positive astrocytes help memory circuits work and adapt, while CD51-negative astrocytes do not, and the CD51 protein itself drives the rewiring of these circuits.
Dans le cortex en développement et lésé, les astrocytes CD51 positifs contribuent à la formation des synapses, ces jonctions où les neurones se transmettent des messages, et ils le font grâce à une protéine appelée glypican 6. Les astrocytes CD51 négatifs, eux, ne le font pas. Dans l'hippocampe, les astrocytes CD51 positifs aident les circuits de la mémoire à fonctionner et à s'adapter, alors que les astrocytes CD51 négatifs ne le font pas, et la protéine CD51 elle-même pilote le remodelage de ces circuits.
The findings also matter after brain injury. In mice that had a stroke, CD51-positive astrocytes helped the brain recover function by remodeling connections between neurons, while CD51-negative astrocytes did not. Researchers studying astrocytes in health and disease will now need to specify which subtype they are studying, the team says. For patients, nothing changes yet: the study is in mice, and the team gives no timeline for applying it to people.
Ces résultats ont aussi des implications après une lésion cérébrale. Chez des souris ayant subi un AVC, les astrocytes CD51 positifs ont aidé le cerveau à retrouver ses fonctions en remodelant les connexions entre neurones, tandis que les astrocytes CD51 négatifs n'y sont pas parvenus. Les chercheurs qui étudient les astrocytes en santé comme en maladie devront désormais préciser le sous-type étudié, indique l'équipe. Pour les patients, rien ne change pour l'instant : l'étude porte sur des souris, et l'équipe ne donne aucun calendrier pour une application humaine.