En laboratoire, la glie radiaire humaine répond au glucose et au thalamus

À l’UCLA, Claudia Nguyen et ses collègues ont fusionné des organoïdes thalamiques et corticaux dérivés de cellules souches — des modèles cérébraux cultivés en laboratoire — pour former des assembloïdes, puis ont examiné comment les tissus communiquaient. Dans ces modèles, les projections thalamiques ont établi un contact physique direct avec la glie radiaire, les cellules souches qui construisent une grande partie du cortex en développement. Ce contact a incité les cellules à produire davantage de neurones excitateurs, en particulier les neurones des couches supérieures, qui sont les plus développées dans le cerveau humain. Une étude parallèle menée par les laboratoires d’Aparna Bhaduri et de Heather Christofk a identifié un second système d’instructions : le métabolisme.

Avant la naissance, la glie radiaire prend des milliards de décisions sur les cellules cérébrales à créer et sur le moment de leur création. Elle produit une grande partie des neurones et des cellules de soutien du cortex cérébral, la région associée à la pensée, à la mémoire et au langage. Son importance en fait également un objet d’étude pour les troubles neurodéveloppementaux et neuropsychiatriques, ainsi que pour le cancer, car des cellules qui lui ressemblent peuvent réapparaître dans les tumeurs cérébrales après avoir largement disparu avant la naissance.

L’étude publiée dans Cell, dirigée par les coauteurs principaux Jessenya Mil et Jose Soto, s’est appuyée sur des tissus humains donnés et des organoïdes cérébraux dérivés de cellules souches pour cartographier le métabolisme dans le cortex en développement. Les chercheurs ont découvert que la glie radiaire dépend fortement de la voie des pentoses phosphates, un processus qui utilise le glucose pour produire les éléments nécessaires aux cellules qui se divisent rapidement. Lorsque la disponibilité du glucose a été réduite ou que cette voie a été perturbée, les cellules souches ont modifié leur production, générant davantage de neurones inhibiteurs et d’autres types cellulaires apparaissant plus tard. Ce résultat intègre le métabolisme au processus de prise de décision, au lieu de le considérer comme une simple activité de fond.

L’étude publiée dans Science, dirigée par Claudia Nguyen, s’est intéressée à la raison pour laquelle les projections thalamiques atteignent le cortex avant d’établir leurs connexions définitives avec des neurones spécifiques. Des assembloïdes humains ont montré que ces projections précoces se connectent directement à la glie radiaire. L’équipe a associé ce contact à NRXN1, un gène connu pour contribuer à la formation des connexions entre neurones ; des mutations de ce gène ont déjà été associées aux troubles du spectre de l’autisme. Dans des assembloïdes fabriqués à partir de cellules dérivées de patients porteuses d’une mutation de NRXN1, les signaux thalamiques se comportaient différemment et modifiaient l’équilibre entre la glie radiaire et les neurones qu’elle produisait. Selon l’équipe, ce contact physique n’existe très probablement pas chez les rongeurs.

Concrètement, ces travaux fournissent aux chercheurs deux nouveaux leviers pour tester le développement du cortex humain : modifier les voies de traitement des nutriments et altérer les signaux précoces provenant d’une autre région du cerveau. L’atlas métabolique pourrait aider à étudier l’influence de la nutrition maternelle et des troubles métaboliques sur le développement, tandis que les assembloïdes offrent un moyen d’examiner les effets possibles d’une perturbation de la signalisation sur le cortex. Les données restent des résultats de laboratoire — issus de tissus donnés, d’organoïdes et d’assembloïdes — et non d’une intervention clinique ou d’une observation chez un patient vivant.