Un mécanisme identifié par une équipe de l'Institut de recherches cliniques de Montréal explique comment le cerveau humain atteint sa taille optimale et pourquoi les yeux des souris sont plus petits que les yeux humains, une découverte qui permet de mieux comprendre l'évolution du système nerveux.

Cela pourrait un jour mener à une meilleure compréhension de troubles du développement humain caractérisés par une taille ou une structure cérébrale anormale, comme la microcéphalie ou certaines malformations corticales, ou même au développement de nouvelles armes contre le cancer.

«On soupçonnait déjà que la façon dont les cellules se divisent, c'est-à-dire dans l'espace ou dans le plan du tissu, pouvait jouer un rôle dans la décision de se multiplier ou de produire des cellules qui vont former le cerveau ou la rétine», a dit le docteur Michel Cayouette, de l'IRCM.

«Et donc on a identifié dans le cadre de cette étude deux gènes importants qui contrôlent l'orientation de la division cellulaire, donc dans quel axe les cellules vont se diviser dans le tissu.»

Le docteur Cayouette et ses collègues ont découvert que l’orientation de la division des cellules souches neurales agit comme un véritable «interrupteur» cellulaire qui détermine le nombre final de cellules produites dans le cerveau et la rétine, a-t-on expliqué par voie de communiqué.

En modifiant cette orientation, les chercheurs ont réussi à générer des tissus cérébraux et rétiniens jusqu’à 30 % plus grands, comprenant même des couches supplémentaires de cellules.

«Simplement en modifiant l'orientation cellulaire, c'est suffisant pour augmenter la prolifération cellulaire, et donc la multiplication des cellules, ce qui fait qu'on se retrouve avec des tissus beaucoup plus gros que normal», a résumé le docteur Cayouette.

Chez la souris, la division des cellules souches neuronales et rétiniennes s'effectue normalement dans un axe généralement horizontal, un processus étroitement régulé qui limite l’expansion des tissus et contribue à fixer leur taille finale.

L'équipe du docteur Cayouette a toutefois constaté que l'inactivation des gènes GPSM2 et SAPCD2 réoriente cette division dans un axe vertical, ce qui entraîne la formation de tissus plus grands.

En comparaison, la rétine humaine et celle du macaque présentent naturellement davantage de divisions verticales des cellules souches.

«On soupçonne que cette réorientation de la cellule (...) permet d'amplifier le 'pool' de cellules souches qui est utilisé par le tissu pour générer plus de cellules, et donc pour contrôler la taille finale des tissus qui sont produits, que ce soit un cerveau ou une rétine, a dit le docteur Cayouette. C'est assez spectaculaire que simplement changer l'orientation dans laquelle les cellules se divisent permettent de contrôler la taille des tissus.»

Il semblerait donc, a-t-il complété, «que l'humain a développé cette façon de réorienter l'axe de la division cellulaire pour produire plus de cellules comparativement à une rétine de souris qui a beaucoup moins de ces divisions réorientées».

Si tout cela peut sembler mineur comme détail, le docteur Cayouette explique plutôt que cette découverte démontre que l'angle de division d'une cellule souche est, dans les faits, «un point de contrôle majeur qui détermine combien de cellules seront produites dans le système nerveux, et ultimement, quelle taille celui-ci atteindra».

Si on veut essayer de régénérer des tissus nerveux suite à une maladie ou à une blessure, par exemple, «il faut pouvoir contrôler combien de cellules on va régénérer», a souligné le chercheur.

«Lorsqu'on régénère un tissu, on ne veut pas produire un cancer par exemple, a dit le docteur Cayouette. On veut que les cellules se prolifèrent et se multiplient de façon contrôlée. Lorsque ce sera le temps de stimuler la régénérescence, par exemple, de la rétine ou du cerveau, il faudra prendre en compte ces nouveaux mécanismes qu'on vient d'identifier.»

D'autres groupes scientifiques ont d'ailleurs constaté une réorientation de la division cellulaire dans certains types de cancers, a-t-il rappelé. Il n'est donc pas impossible que les travaux de son équipe trouvent un jour des échos dans la lutte contre le cancer.

«Il y a possiblement un lien au niveau moléculaire, a conclu le docteur Cayouette. Tant dans le cancer que dans des tissus sains au cours du développement, il faut comprendre pourquoi c'est dérégulé.»

Ses collègues et lui tenteront ainsi, lors de prochains travaux, de mesurer si on peut provoquer la production de tissus plus petits en restreignant ou même en bloquant la réorientation des cellules, ce qui pourrait possiblement un jour venir contrer la division des cellules cancéreuses.

Les conclusions de cette étude ont été publiées par la revue Science Advances.

Jean-Benoit Legault, La Presse Canadienne