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Des asymétries droite-gauche découvertes dans la moelle épinière

Résultats scientifiques

Notre symétrie droite-gauche (D-G) n’est qu’apparente et nombre de nos organes présentent des asymétries D-G qui, bien que parfois subtiles, n’en restent pas moins cruciales. Jusqu’à présent, les asymétries D-G du système nerveux central étaient l’apanage du cerveau. L’équipe de Valérie Castellani à l’Institut NeuroMyoGene révèle que des asymétries D-G existent également dans la moelle épinière. Ces différences neuronales sont génétiquement programmées et peuvent contrôler la trajectoire de certains nerfs. Cette étude a été publiée le 22 juin 2017 dans la revue eLife.

Sous notre apparente symétrie droite-gauche (D-G) se cache de nombreuses asymétries. Certaines, comme le placement de nos organes viscéraux, sont évidentes, d’autres sont plus subtiles comme celles de notre cerveau. La mise en place d’asymétries D-G dans le cerveau est cruciale pour son bon fonctionnement et est un des facteurs ayant permis, par exemple, le développement du langage chez l’Homme. Contrairement au cerveau, la moelle épinière, qui contient les neurones moteurs dont les axones parcourent notre corps et contrôlent nos muscles, était, jusqu’à présent, considérée comme symétrique.

 

En utilisant comme modèle le diaphragme (le muscle respiratoire séparant les cavités abdominale et thoracique), les chercheurs ont montré que des neurones moteurs de la moelle épinière peuvent être asymétriques.

 

La contraction du diaphragme est contrôlée par des neurones moteurs de la moelle épinière cervicale. Les axones des neurones droits et gauches ne se mélangent pas et forment un nerf droit et un gauche innervant spécifiquement les muscles de la partie droite et gauche du diaphragme respectivement. Au contact du diaphragme, ces nerfs se séparent en deux branches à partir desquelles des branches secondaires plus fines s’individualisent. L’analyse réalisée démontre des différences quantifiables et reproductibles de l’organisation, ou patron, des branches formées par les nerfs droit et gauche.

 

Cette asymétrie se met en place dès que les branches se forment et ce bien avant les premiers mouvements respiratoires. L’analyse de souris déficientes pour des gènes impliqués dans la détermination de l’axe D-G montre que ces différences d’innervation découlent d’un programme génétique très conservé au cours de l’évolution et responsable de l’asymétrie viscérale. En outre, ces modèles génétiques révèlent que les asymétries de l’environnement des nerfs, y compris des muscles du diaphragme, ne sont pas les seuls déterminants du patron d’innervation. Ceci suggère que les neurones moteurs innervant le diaphragme possèdent une identité D-G. L’analyse des gènes exprimés par les neurones droits et gauches ainsi que l’étude de la croissance de leurs axones, ont permis de démontrer que les neurones moteurs possèdent en effet des différences D-G intrinsèques qui contribuent à la mise en place de projections asymétriques sur le diaphragme.

 

La mise en évidence de différences D-G dans les neurones moteurs de la moelle épinière, pourrait apporter des éléments importants pour la compréhension du développement de ces neurones et de leurs pathologies. Les conclusions de cette étude réalisée sur le rongeur pourraient s’étendre à l’homme. En effet, les mécanismes de détermination de l’axe D – G sont bien conservés et des différences d’innervation D-G du diaphragme ressemblant à celles observées chez le rongeur, sont également présentes chez l’Homme. Ainsi, cette empreinte génétique D-G pourrait, par exemple, expliquer l’asymétrie précoce des mouvements de bras observée chez les fœtus humains ou l’apparition de symptômes moteurs asymétriques lors de pathologies neuro-dégénératives.

 

Image retirée.
Figure : A) Schéma anatomique montrant le trajet des nerfs innervant le diaphragme. B) Schéma du patron d’innervation des nerfs droit (rouge) et gauche (vert) sur le diaphragme d’embryon de souris. Les branches formées par les nerfs droit et gauche montrent des différences d’organisation importantes. Lorsque le coté gauche n’est pas spécifié, le nerf gauche adopte un patron d’innervation similaire à celui du nerf droit. C) Modèle de la séquence de développement conduisant à la mise en place du patron d’innervation asymétrique. La détermination de l’axe droite-gauche par la cascade génétique initiée par Nodal (1) conduit à la mise en place de différences entre les neurones moteurs droits et gauches de la moelle épinière (2). Ces différences, en modulant des voies de signalisation qui contrôlent la formation des nerfs, réguleraient différemment la formation des branches droites et gauches (3).

© Valérie Castellani

 

 

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