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Un examen attentif de l’embryon en croissance rapide du poisson-zèbre aide les neuroscientifiques à mieux comprendre les causes potentielles des troubles cérébraux, notamment l’autisme et la schizophrénie.

Mieux comprendre l’autisme et la schizophrénie

Des chercheurs de l’Ohio State University souhaitaient comprendre les modifications du développement neurologique résultant d’une anomalie génétique associée à une maladie neurologique, notamment la perte d’un gène appelé protocadherin-19 ou PCDH19. Le lien entre la mutation et les troubles cérébraux est bien établi, mais la mécanique de la raison pour laquelle l’une pourrait conduire à l’autre a été toujours un mystère.
Cette nouvelle étude, publiée en ligne ce mois-ci dans la revue eNeuro , indique un « regroupement » d’interactions cellulaires dans le cerveau pouvant perturber le développement normal et la santé du cerveau.
« Les scientifiques ont découvert des centaines de gènes responsables de la schizophrénie, de l’autisme et d’autres troubles cérébraux, mais personne ne sait vraiment ce qui ne va pas avec ces mutations génétiques », a déclaré le chercheur principal James Jontes, professeur agrégé de neuroscience.
« Notre objectif est de comprendre les rôles cellulaires de ces gènes et comment des anomalies peuvent entraîner des modifications du développement du cerveau. »
Le poisson zèbre, ou Danio rerio, sont de petits poissons d’eau douce tropicaux qui attirent les scientifiques pour plusieurs raisons. Leurs embryons sont transparents, ils se développent à une vitesse fulgurante et partagent une grande partie de l’ADN avec les humains, ce qui permet un examen opportun et éclairant des changements du développement qui pourraient éventuellement avoir des conséquences pour tenter de contrecarrer la maladie humaine.
Jontes et sa collaboratrice, Sarah Light, étudiante diplômée, voulaient voir ce qui se passait neurologiquement quand ils introduisirent une mutation du gène PCDH19 chez le poisson-zèbre.

Les chercheurs ont constaté une différence chez le poisson-zèbre sans le gène PCDH19

À l’aide d’un puissant microscope permettant aux chercheurs de suivre l’évolution au niveau cellulaire. les chercheurs ont constaté une nette différence entre le développement embryonnaire chez le poisson-zèbre « sauvage » et le poisson zèbre embryonnaire dans lequel ils avaient été éliminés le gène PCDH19.
« Il s’agit de la première étude à utiliser l’imagerie fonctionnelle au niveau d’une cellule pour explorer les effets d’une mutation connue pour provoquer une maladie neurologique humaine chez un organisme vivant. Nous avons également constaté des différences évidentes dans l’architecture cérébrale des animaux porteurs de cette mutation, « explique Jontes.
« Ce type de travail est susceptible de nous aider à comprendre plus en détail les relations entre les gènes et les maladies, notamment l’autisme et l’épilepsie. Nous ne comprenons pas exactement ce que ces mutations font pour développement du cerveau chez l’homme et si nous pouvons déterminer ce qu’ils font dans le poisson-zèbre, cela nous mènera vers des réponses.  »
Les neurones forment des réseaux dans le cerveau qui sont essentiels au développement humain, à la pensée, à la fonction, au comportement et aux émotions. Dans le poisson-zèbre modifié, les chercheurs ont pu observer de manière très détaillée l’activité au niveau des neurones.
Et, à l’aide d’une analyse mathématique avancée conçue pour rechercher des relations entre les neurones et des modèles d’activité, ils ont constaté que les réseaux neurologiques du poisson-zèbre porteur de la mutation étaient plus connectés que ceux du cerveau du poisson-zèbre ordinaire.
Les données ont été recueillies entre trois et six jours après la fécondation, une période de croissance rapide et de maturation chez le poisson-zèbre. Au sixième jour après la fécondation, les larves de poisson-zèbre manifestaient déjà des comportements tels que la chasse à la nourriture et la natation.

Une recherche comme celle-ci pourrait aider à comprendre les conséquences des mutations 

« Nous avons constaté de nombreuses interconnexions entre les neurones du poisson-zèbre mutant. Nous ne savons pas exactement ce que cela signifie, mais cela pourrait signifier que des connexions inappropriées se produisent entre des cellules qui n’interagiraient pas normalement. Peut-être que cela devient un problème lorsque trop de cellules sont incorporées dans un réseau de neurones « .
Jontes a déclaré que les neuroscientifiques sont intrigués par le fait qu’un nombre quelconque de mutations génétiques ont été liées à une maladie donnée, telle que l’autisme.
Un travail comme celui-ci pourrait aider à expliquer les conséquences de chacune de ces mutations sur des maladies humaines, ce qui pourrait constituer une étape importante vers un meilleur traitement, a-t-il déclaré.
Source : Ohio State University
Crédit photo : Pixabay

Le poisson-zèbre pour comprendre les maladies cérébralesmartinBiologie
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