Les cellules souches neurales sont multipotentes, c’est-à-dire qu’elles peuvent donner naissance aux principaux types cellulaires présents dans le cerveau : neurones, astrocytes et oligodendrocytes, et sont aussi capables de s’autorenouveler [1]. Ces cellules sont à l’origine de la formation du système nerveux central (SNC) au cours du développement embryonnaire. Chez les mammifères adultes, des études récentes ont confirmé la production de nouveaux neurones dans deux régions du SNC : le gyrus denté de l’hippocampe, impliqué dans les processus de mémorisation, et la région sous-ventriculaire, bordant les cavités du cerveau ou ventricules. Les précurseurs neuronaux produits dans la région sous-ventriculaire migrent vers le bulbe olfactif, où ils se différencient en neurones matures ((→) m/s 2004, n° 6-7, p. 620). Ces travaux ont remis en cause le dogme selon lequel nous naissons avec un nombre limité de neurones, sans possibilité pour notre cerveau d’en produire de nouveaux à l’âge adulte. Si toutefois l’existence et l’origine de cellules souches neurales reste à démontrer chez l’adulte [2], la fonction des nouveaux neurones produits dans le cerveau adulte chez le rongeur fait actuellement l’objet d’intenses recherches, et l’on a décrit leur implication dans des processus comme la mémoire [3], la dépression [4], et l’odorat [5]. Mais surtout, cette capacité de renouvellement neuronal a fait naître beaucoup d’espoir pour une utilisation à des fins thérapeutiques dans de nombreuses maladies neurodégénératives, comme les maladies d’Alzheimer et de Parkinson. La détermination de la fonction des cellules souches neurales chez l’adulte, et leur utilisation thérapeutique nécessitent, outre leur caractérisation, la connaissance des mécanismes contrôlant la permanence de ce compartiment et la détermination/différenciation des cellules souches dans les lignées gliales et neuronales. Dans un article publié récemment dans la revue Nature [6], le Dr Y. Shi et ses collaborateurs ont identifié un rôle pour le récepteur nucléaire TLX dans la persistance et la prolifération des cellules souches neurales adultes : TLX permettrait à ces cellules de rester dans un état indifférencié en réprimant leur différenciation vers un phénotype glial. TLX est un récepteur nucléaire dit orphelin. Les récepteurs nucléaires orphelins représentent une famille de récepteurs putatifs dont les ligands naturels ne sont pas identifiés. Ces récepteurs contrôlent l’expression de gènes cibles en s’associant à des séquences spécifiques, dites consensus, de ces gènes [7]. Chez la souris, TLX est exprimé au cours du développement exclusivement dans le cerveau, et son expression chute à la naissance [8]. Chez l’adulte, TLX est exprimé faiblement dans l’ensemble du cerveau, et fortement dans les régions neurogéniques [6, 8]. L’invalidation du gène entraîne, chez les souris knock-out, qui naissent sans phénotype apparent, des troubles comportementaux à l’âge adulte, et leur cerveau est de petite taille, avec en particulier un faible développement des régions neurogéniques [9]. Ces observations ont conduit le Dr Y. Shi et ses collaborateurs à suspecter que TLX pourrait être impliqué dans les mécanismes de la neurogenèse chez l’adulte. Pour démontrer cette hypothèse, les auteurs ont tenté de répondre à deux questions : est-ce que les cellules exprimant TLX ont les caractéristiques de cellules souches neurales, c’est-à-dire multipotentialité et autorenouvellement ? Est-ce que la neurogenèse chez l’adulte est affectée par l’absence du gène codant pour TLX ? Les auteurs ont produit deux lignées de souris transgéniques pour le gène tlx : des souris hétérozygotes+/- qui expriment la protéine TLX, et des souris homozygotes pour la délétion qui n’expriment plus TLX. Chez ces souris, un gène marqueur (lacZ) a été substitué au gène tlx, ce qui permet de détecter par fluorescence les cellules ainsi modifiées, puisque lacZ est sous le contrôle du promoteur tlx. Chez les souris …
Appendices
Références
- 1. Gage FH. Mammalian neural stem cells. Science 2000 ; 287 : 1433-8.
- 2. Taupin P, Gage FH. Adult neurogenesis and neural stem cells of the central nervous system in mammals. J Neurosci Res 2002 ; 69 : 745-9.
- 3. Shors TJ, Miesegaes G, Beylin A, et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories. Nature 2001 ; 410 : 372-6.
- 4. Santarelli L, Saxe M, Gross C, et al. Requirement of hippocampal neurogenesis for the behavioral effects of antidepressants. Science 2003 ; 301 : 805-9.
- 5. Rochefort C, Gheusi G, Vincent JD, Lledo PM. Enriched odor exposure increases the number of newborn neurons in the adult olfactory bulb and improves odor memory. J Neurosci 2002 ; 22 : 2679-89.
- 6. Shi Y, Chichung Lie D, Taupin P, et al. Expression and function of orphan nuclear receptor TLX in adult neural stem cells. Nature 2004 ; 427 : 78-83.
- 7. Giguere V. Orphan nuclear receptors : from gene to function. Endocrinol Rev 1999 ; 20 : 689-725.
- 8. Monaghan AP, Grau E, Bock D, Schutz G. The mouse homolog of the orphan nuclear receptor tailless is expressed in the developing forebrain. Development 1995 ; 121 : 839-53.
- 9. Monaghan AP, Bock D, Gass P, et al. Defective limbic system in mice lacking the tailless gene. Nature 1997 ; 390 : 515-7.
- 10. Lendahl U, Zimmerman LB, McKay RD. CNS stem cells express a new class of intermediate filament protein. Cell 1990 ; 60 : 585-95.
- 11. Taupin P, Ray J, Fischer WH, et al. FGF-2-responsive neural stem cell proliferation requires CCg, a novel autocrine/paracrine cofactor. Neuron 2000 ; 28 : 385-97.
- 12. Cheng L, Arata A, Mizuguchi R, et al. Tlx3 and Tlx1 are post-mitotic selector genes determining glutamatergic over GABAergic cell fates. Nat Neurosci 2004 ; 7 : 510-7.
- 13. Hitoshi S, Alexson T, Tropepe V, et al. Notch pathway molecules are essential for the maintenance, but not the generation, of mammalian neural stem cells. Genes Dev 2002 ; 16 : 846-58.
- 14. Yamamoto S, Nagao M, Sugimori M, et al. Transcription factor expression and notch-dependent regulation of neural progenitors in the adult rat spinal cord. J Neurosci 2001 ; 21 : 9814-23.