Des chercheurs du Center for Regenerative Therapies Dresden et de la TUD Dresden University of Technology ont identifié près de 600 séquences d’ADN régulatrices qui sont plus actives dans les cellules souches neurales humaines que dans des cellules comparables de chimpanzés et de gorilles. Ces résultats expliquent comment le néocortex humain produit une population plus importante de neurones malgré la grande similitude entre les génomes codants des grands singes.
L’équipe a cultivé des organoïdes cérébraux tridimensionnels à partir de cellules souches pluripotentes induites obtenues chez des humains, des chimpanzés et des gorilles. Ces modèles ont permis aux chercheurs d’examiner le développement neural précoce, une étape qui ne peut pas être étudiée directement à partir de tissus cérébraux embryonnaires de grands singes protégés.
L’étude s’est concentrée sur la glie radiaire basale, des cellules progénitrices neurales qui contribuent au développement du néocortex. Au lieu de découvrir de nombreux gènes codant des protéines exclusivement humains, les chercheurs ont observé des différences dans l’activité de gènes communs. Les séquences d’ADN identifiées agissent comme des amplificateurs, régulant l’intensité avec laquelle les gènes sont exprimés dans les cellules souches neurales humaines.
Beaucoup des gènes concernés interviennent dans le cytosquelette et la structure cellulaire. Leur activité accrue favorise la formation de prolongements longs et ramifiés dans les cellules souches neurales. Ces prolongements pourraient permettre aux cellules progénitrices de recevoir davantage de signaux provenant de leur environnement cellulaire, les aidant à rester capables de se diviser et à retarder leur différenciation prématurée.
Les chercheurs ont testé ce mécanisme en réduisant l’activité de deux gènes régulés par ces interrupteurs, FAM107A et CNGA3, dans des organoïdes cérébraux humains. Les cellules souches neurales sont devenues moins ramifiées et ont montré une prolifération réduite, produisant finalement moins de neurones. Ces résultats établissent un lien entre la morphologie des cellules et leur capacité à maintenir la neurogenèse.
L’étude soutient l’idée que l’évolution du cerveau humain a impliqué des changements dans la régulation des gènes plutôt que l’invention complète de nouveaux gènes. Selon cette perspective, les humains et les autres grands singes utilisent en grande partie la même machinerie biologique, mais les éléments régulateurs ajustent cette machinerie différemment au cours du développement.
La recherche a été publiée dans Nature Communications sous le titre « Human-specific morphoregulatory signatures in basal radial glia characterise neocortex evolution ».
Sources: Neuroscience News.