Première carte du développement vasculaire du cerveau

MONTRÉAL — Une équipe internationale dont fait partie un chercheur montréalais a réussi, pour la première fois, à cartographier l'intégralité du développement vasculaire du cerveau de la souris, de la naissance à l'âge adulte, ce qui pourrait un jour permettre de mieux comprendre comment et pourquoi se développent certaines maladies neurodégénératives.

Les chercheurs ont notamment constaté que la vascularisation est caractérisée par trois phases distinctes qui sont étroitement liées à la maturation des circuits neuronaux.

Après la naissance, a-t-on expliqué par voie de communiqué, les connexions neuronales se construisent à toute vitesse durant les premières semaines de vie. Les vaisseaux sanguins qui sont chargés de fournir oxygène et nutriments aux cellules nerveuses suivent le même rythme de développement.

Les travaux du professeur Alexandre Dubrac, du CHU Sainte-Justine, et de son collègue Nicolas Renier, de l’Institut du cerveau en France, expliquent comment, jour après jour, les vaisseaux sanguins s’organisent et s’adaptent aux besoins des neurones, et ce, à l’échelle du cerveau entier.

Le cerveau acquiert de nouvelles fonctions durant l'enfance, a rappelé le professeur Dubrac, qui a discuté de ses travaux en primeur avec La Presse Canadienne. Ces fonctions s'accompagnent d'une spécialisation et d'une complexification des neurones auxquelles le système vasculaire va s'adapter.

«Un neurone, c'est une cellule fragile qui a besoin d'énormément d'énergie (...) et le système vasculaire va lui amener, a-t-il ajouté. C'est un peu comme si le neurone était une plante et le système vasculaire le tuyau d'arrosage. Il va irriguer la plante de manière optimale pour qu'elle évolue et fonctionne.»

Une fois achevée, ont dit les chercheurs, l’architecture des connexions neuronales et du réseau vasculaire sera en grande partie conservée à l’âge adulte.

Or, de nombreuses maladies neurologiques – des troubles du neurodéveloppement comme l'autisme à certaines formes d'épilepsie, en passant par les maladies vasculaires cérébrales – sont souvent associées à des perturbations subtiles de la construction neurovasculaire.

«On sait qu'il y a une contribution du système vasculaire à la maladie, a dit le professeur Dubrac. Mais il existe encore de nombreuses ombres dans ce schéma. On ne sait pas exactement si ça va initier dans certains cas la maladie, si ça va contribuer plutôt à la progression de la maladie, ou encore à la résistance à certaines thérapies.»

Mais avant de comprendre tout cela, on doit tout d'abord connaître ce qui constitue un développement normal. Cette référence existe maintenant, sous la forme d'un atlas numérique en trois dimensions baptisé Lambada qui a été réalisé grâce à des technologies de pointe qui permettent notamment de rendre le cerveau 'transparent'.

Quinze ans en trois semaines

Le choix d'étudier les souris n'est pas anodin, puisque leur cerveau est très immature à la naissance. Les changements qui s'y produisent pendant les trois premières semaines de vie correspondent à environ quinze années de vie chez l'humain.

Ces changements, contrairement à ce que l'on croyait, ne se déroulent pas de manière uniforme, mais plutôt en trois étapes:

- de la naissance jusqu'au septième jour après la naissance, quand les vaisseaux sanguins croissent de manière homogène, proportionnellement à l’augmentation du volume cérébral et à ses besoins énergétiques;

- du septième au vingt-et-unième jour après la naissance, quand les vaisseaux commencent à se différencier selon les régions du cerveau, soutenant la formation des synapses et l’émergence des fonctions cérébrales;

- puis du vingt-et-unième jour jusqu'à l'âge adulte, quand l'architecture définitive du cerveau adulte se met en place.

Les chercheurs ont aussi identifié les molécules qui, à chaque étape du développement, régissent les liens entre l’activité des neurones et la croissance des vaisseaux sanguins.

Les nouvelles données sont utilisées par des chercheurs qui travaillent notamment sur le transport d'hormones pendant la puberté, sur la récupération vasculaire liée au port de prothèses auditives dans la surdité congénitale, ou encore sur les effets du régime alimentaire pendant le développement.

À plus long terme, l’équipe entend s’attaquer à la manière dont des altérations précoces du neurodéveloppement peuvent fragiliser le réseau vasculaire cérébral, et créer, des années plus tard, un terrain propice aux maladies neurodégénératives.

Les détails de cette étude sont publiés par le journal médical Cell.

Jean-Benoit Legault, La Presse Canadienne