Grande couverture scientifique : une équipe chinoise publie la première carte de régénération cérébrale au monde !

Est-il vrai que le cerveau humain ne peut se développer qu'à 10 % ?

Dans le film "Super Body", l'héroïne Lucy a accidentellement développé 100% de son potentiel cérébral.

Avec l'évolution rapide de son corps, elle maîtrise de plus en plus de super pouvoirs : maîtriser instantanément les langues étrangères, utiliser les ondes cérébrales pour déplacer des objets dans les airs et changer la forme des objets à volonté ...

Une possibilité pour le développement continu des neurones cérébraux est que nos cellules cérébrales ont la capacité de se régénérer.

Actuellement, la seule créature au monde capable de régénérer son cerveau est la "bête mythique" idiote et mignonne, la salamandre.

Mais les humains peuvent-ils parvenir à une régénération cérébrale ?

Récemment, une équipe dirigée par le BGI Life Sciences Institute a réalisé la première carte spatio-temporelle de la régénération cérébrale des salamandres, révélant comment les lésions cérébrales se guérissent d'elles-mêmes.

Il s’agit de la première carte spatio-temporelle au monde de la régénération cérébrale, et les résultats de la recherche ont fait la couverture de Science le 2 septembre.

La première carte spatio-temporelle de la régénération cérébrale

En ce qui concerne la capacité de régénération, il n'est pas surprenant que les lézards régénèrent leur queue.

De plus, les ailes de chauve-souris, les cœurs de poisson zèbre, les dents de requin, les membres d'étoiles de mer... peuvent tous être régénérés.

Seule la capacité des « cerveaux » biologiques à se régénérer fascine les scientifiques.

Cet articleLe stéréo-séq unicellulaire révèle des cellules progénitrices induites impliquées dans la régénération cérébrale de l'axolotl nous présente la carte spatio-temporelle de la régénération cérébrale de l'axolotl.

Adresse papier : https://www.science.org/doi/10.1126/science.abp9444

Pour étudier la régénération cérébrale, vous devez trouver un modèle adapté pour mener des recherches.

En fin de compte, l'équipe de recherche a choisi la seule créature au monde capable de régénérer son cerveau : l'axolotl mexicain.

C'est un type de salamandre, également connu sous le nom de « dinosaure hexagonal ». En plus de pouvoir régénérer les membres, les queues, les yeux, la peau, le foie et d'autres organes, il peut également régénérer le cerveau.

Le développement et la régénération du télencéphale du triton

N'est-ce pas simplement un organisme modèle important que les scientifiques peuvent utiliser pour étudier les problèmes liés à la régénération ?

Ici, nous devons mentionner la technologie clé de cette recherche - la technologie omique spatio-temporelle (Stereo-seq).

Grâce à cette technologie, les scientifiques peuvent prendre des photos qui permettent de voir clairement l'évolution de l'état des molécules cellulaires au cours des six périodes importantes du développement cérébral de l'axolotl, formant ainsi une carte spatio-temporelle du développement cérébral de l'axolotl.

La régénération cérébrale nécessite la coordination de réponses complexes d'une manière spécifique au temps et à la région. L'identification des types de cellules et des molécules impliquées dans ce processus fera progresser la compréhension des scientifiques sur la régénération cérébrale.

Cependant, les progrès dans ce domaine ont été entravés par la capacité de régénération limitée du cerveau des mammifères et par la compréhension mécaniste incomplète du processus de régénération aux niveaux cellulaire et moléculaire. L'axolotl mexicain susmentionné peut régénérer les appendices endommagés et plusieurs organes internes, y compris le cerveau.

Cette salamandre est donc devenue un modèle idéal pour que les scientifiques étudient la régénération cérébrale. Pour comprendre les mécanismes de régénération cérébrale, les scientifiques ont également besoin d’outils de recherche permettant la collecte et l’analyse de données à grande échelle afin de décoder simultanément des réponses cellulaires et moléculaires complexes.

Tout d'abord, les scientifiques pensent que si les processus de régénération et de développement du cerveau sont comparés dans la recherche, cela contribuera à une nouvelle compréhension de la nature de la régénération cérébrale.

Par conséquent, l'équipe de recherche a retiré une petite partie de la région latérale du palais du télencéphale gauche des animaux axonaux et a collecté des échantillons de tissus à plusieurs étapes du processus de régénération. Des échantillons de tissus du télencéphale axozoaire à plusieurs stades de développement ont ensuite été collectés.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé la technologie Stereo-seq haute définition et à grand champ pour générer des données transcriptomiques spatiales à résolution unicellulaire à partir de tranches couvrant les deux hémisphères du télencéphale du lézard axocaudal. L'annotation du type cellulaire, l'organisation spatiale cellulaire, la dynamique de l'activité génique et les transitions d'état cellulaire ont été analysées, et des études mécanistiques de la régénération induite par des dommages comparées à ces propriétés cellulaires au cours du développement ont été réalisées. À l’aide de Stereo-seq, les scientifiques ont généré des données transcriptomiques spatiales pour un ensemble de tranches de télencéphale couvrant six stades de développement et sept stades de régénération induits par les dommages de l’axolotl.

Les données à résolution unicellulaire ont permis aux chercheurs d'identifier 33 types de cellules présents au cours du développement et 28 types de cellules impliquées dans la régénération, y compris différents types de neurones excitateurs et inhibiteurs, et plusieurs sous-types de cellules ectodermiques.

Sur le plan du développement, les données révèlent un type primitif d'épithélium qui peut donner naissance à trois sous-populations de cellules épithéliales adultes réparties dans différentes régions de la zone ventriculaire, avec des caractéristiques moléculaires et une fonction potentielle différentes.

En termes de régénération, l'équipe de recherche a découvert une sous-population de cellules épithéliales pouvant provenir de cellules épithéliales résidentes locales activées par une blessure. Cette population de cellules peut ensuite proliférer pour couvrir la zone de la plaie, reconstituant ensuite les neurones perdus via des transitions d'état vers des progéniteurs intermédiaires, des neurones immatures et finalement des neurones matures.

En comparant la dynamique cellulaire et moléculaire du télencéphale axonal entre le développement et la régénération, les scientifiques ont découvert que les cellules épithéliales induites par une blessure étaient similaires aux cellules épithéliales spécifiques au stade de développement dans leur statut de transcriptome.

Dans le même temps, l'équipe de recherche a également observé que la régénération du télencéphale axonal présentait des schémas similaires de neurogenèse en cours de développement en termes de cascades moléculaires et de commutation potentielle de lignées cellulaires, ce qui suggère que la régénération cérébrale reproduit partiellement le processus de développement. . Les données transcriptomiques spatiales mettent en évidence les caractéristiques cellulaires et moléculaires du télencéphale axonal au cours du développement et de la régénération induite par des blessures. Une caractérisation plus approfondie de l'activation et de la régulation fonctionnelle des cellules épithéliales pourrait donner des indications sur l'amélioration de la capacité de régénération du cerveau des mammifères.

L’étude menée par l’équipe de recherche sur le transcriptome spatial unicellulaire du tétrapode tétrapode fournit des données utiles pour des recherches plus approfondies sur le développement, la régénération et la biologie évolutive du cerveau.

La régénération cérébrale est-elle une réalité ?

Il faut savoir que le cerveau humain possède 86 milliards de neurones, qui sont connectés les uns aux autres.

Dr Yin Gu, co-auteur correspondant de l'article et directeur adjoint de BGI-Research, a déclaré :

En utilisant l'axolotl comme organisme modèle, nous avons identifié des types de cellules clés dans le processus de régénération cérébrale. Cette découverte fournira de nouvelles idées et orientations pour la médecine régénérative du système nerveux des mammifères.

Par conséquent, un objectif majeur de la médecine régénérative dans le système nerveux central est de reconstruire non seulement la structure spatiale des neurones mais également les schémas spécifiques de connexions au sein de leurs tissus.

Dans les recherches futures, il sera important de reconstruire la structure 3D du cerveau et de comprendre la réponse systématique de diverses régions du cerveau au cours du processus de régénération.

Depuis longtemps, les scientifiques rêvent de comprendre le fonctionnement du système nerveux en cartographiant la structure du réseau neuronal complet du cerveau.

Par exemple, Google a reconstruit le modèle 3D des neurones cérébraux de la drosophile pour la première fois en 2019, puis a annoncé le connectome « ​​demi-cerveau » de la drosophile l'année suivante.

Maintenant, ils ont publié un ensemble de données d'imagerie du cerveau humain.

Grâce à cet ensemble de données, les gens peuvent voir 130 millions de synapses et des dizaines de milliers d'échantillons de neurones, ce qui peut aider les gens à comprendre la structure 3D du cerveau.

En plus de l'axolotl, les scientifiques ont utilisé pour la première fois la technologie omique spatio-temporelle pour dessiner la carte spatio-temporelle du développement embryonnaire ou des organes de quatre organismes modèles : la souris, le poisson zèbre, la mouche des fruits et Arabidopsis thaliana.

Actuellement, les résultats de la recherche ont été publiés dans Cell et sa sous-revue Developmental Cell.

Concernant la recherche sur la régénération cérébrale, les internautes sont optimistes quant à son développement futur.

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