Des chercheurs belges ont découvert que des petits organismes qui ont évolué dans les cellules il y a plus d'un milliard d'années, les mitochondries, régulent la manière dont nos cellules nerveuses se développent, rapporte l'Université libre de Bruxelles vendredi.
Une fonction inattendue, qui pourrait contribuer à expliquer comment l'homme a développé un cerveau plus gros au fil de l'évolution, mais aussi éclairer comment les défauts de ces organismes conduisent à des maladies neurodéveloppementales.
Les mitochondries fournissent l'énergie essentielle à chaque cellule de notre corps, en particulier dans le cerveau. Mais une équipe de chercheurs belges a montré que ces organismes régulent aussi un événement clé du développement cérébral: la façon dont les cellules souches neuronales deviennent des cellules nerveuses.
Notre cerveau est constitué de milliards de neurones très divers. Ils apparaissent quand les cellules souches arrêtent de se renouveler et se différencient en un type particulier de neurone. Ce processus, appelé neurogenèse, donne naissance à la structure complexe qu'est notre cerveau.
"Des défauts dans les mitochondries provoquent des maladies qui entraînent des problèmes de développement dans de nombreux organes, en particulier le cerveau", explique Pierre Vanderhaeghen, spécialiste des cellules souches et de la neurobiologie du développement, qui a dirigé les recherches. Avant, les experts pensaient que c'était lié au fait que les mitochondries fournissent de l'énergie aux cellules. "Mais ce n'est qu'une partie de leur travail", observe le professeur. "Des recherches récentes sur les cellules souches suggèrent que les mitochondries ont une influence directe sur le développement des organes. Nous avons testé si, et comment, cela pouvait être le cas dans le cerveau."
"Les mitochondries sont des organismes très dynamiques, qui peuvent s'assembler (fusion) ou se séparer (fission)", poursuit le spécialiste. Et cette dynamique est liée à la manière dont les cellules souches deviennent des neurones.
"Nous avons découvert que, peu de temps après la division des cellules souches, les mitochondries des cellules filles destinées à s'auto-renouveler fusionnent, alors que celles des cellules filles qui deviennent des neurones présentent plutôt des niveaux élevés de fission", explique le chercheur Ryohei Iwata, qui a développé une nouvelle méthode pour observer les mitochondries de manière très détaillée. La fission des mitochondries favorise donc la formation de neurones et le sort des cellules peut être influencé même après la division des cellules souches.
Ces recherches pourraient avoir des implications intéressantes dans la reprogrammation cellulaire, précisent les experts. Les scientifiques tentent par exemple de convertir des cellules non neuronales directement en cellules neuronales à des fins thérapeutiques.
Plus encore, l'influence de la dynamique des mitochondries sur le destin des cellules est limitée dans le temps. Et cette fenêtre temporelle est deux fois plus longue chez l'homme que chez la souris. "Comme cette période de plasticité est beaucoup plus longue dans les cellules humaines, il est tentant de spéculer qu'elle contribue à augmenter la capacité d'auto-renouvellement des cellules progénitrices humaines, et donc aux capacités cérébrales et cognitives uniques de notre espèce", explique Pierre Vanderhaeghen. "Il est fascinant de penser que les mitochondries, petits organismes qui ont évolué dans les cellules il y a plus d'un milliard d'années, pourraient avoir contribué à l'évolution récente du cerveau humain", concluent les chercheurs.
Leur étude est parue dans le dernier numéro de la revue Science.
Mitochondrial dynamics in postmitotic cells regulate neurogenesis
