Les secrets collants du cerveau : Comment les neurones trouvent leur partenaire idéal

Le fonctionnement du cerveau dépend de l’agencement minutieux de milliards de cellules nerveuses dans des domaines physiques distincts, où chaque neurone établit des connexions spécifiques avec des partenaires dédiés. Par exemple, notre cortex cérébral est organisé en couches, chacune connectant les neurones à des partenaires différents, optimisant ainsi l’efficacité des traitements de l’information. Mais comment ces couches neuronales se forment, et pourquoi sont-elles essentielles pour établir des connexions appropriées ? 

L’étude de la vision chez la drosophile

Dans une étude, parue dans Developmental Cell, des scientifiques se sont penchés sur cette question en utilisant la mouche drosophile (Drosophila melanogaster). Ils ont exploré une région du cerveau de la mouche dédiée à la détection du mouvement visuel selon les axes haut-bas et gauche-droite. Ce système repose sur quatre types de neurones, chacun sensible à une direction de mouvement spécifique. Ces neurones projettent leurs extensions vers l'une des quatre couches distinctes où ils établissent des connexions avec des partenaires précis pour accomplir leur fonction.

Les molécules Beat et Side : des étiquettes adhésives neuronales

Les résultats montrent que deux molécules, appelées Beat et Side, sont cruciales dans l’organisation en couches et la connectivité neuronale. Elles agissent comme des étiquettes adhésives à la surface des neurones et de leurs partenaires. En fonction de leur expression elles permettent aux neurones de se "coller" aux bons partenaires dans la couche appropriée.  Toutefois, ces molécules adhésives ne sont pas nécessaires à la formation des connexions. Elles facilitent plutôt la proximité cellulaire, en organisant les neurones en couches et en s’assurant que les cellules correctes sont suffisamment proches pour établir des connexions.

Un positionnement précis, essentiel pour un fonctionnement optimal

Cette étude souligne que le câblage précis du cerveau nécessite un positionnement correct des neurones avant l’établissement des connexions. Une organisation initiale défectueuse peut entraîner des connexions inappropriées et perturber le fonctionnement global du cerveau. Ainsi, cette phase préliminaire s’avère essentielle, tout comme chaque pièce d’un puzzle doit être correctement placée pour former une image cohérente.

Des implications au-delà de la drosophile

En explorant la manière dont les neurones trouvent leur place et leurs partenaires, cette recherche révèle des règles fondamentales de l’organisation cérébrale. Ces mécanismes pourraient également éclairer les processus similaires chez les mammifères, incluant les humains, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des étapes précoces du développement neuronal.

Figure : Lobe optique en développement de *Drosophila* permettant de visualiser l'expression stratifiée de différentes molécules d'adhésion.

En savoir plus : Carrier Y, Quintana Rio L, Formicola N, et al. Biased cell adhesion organizes the Drosophila visual motion integration circuit. Dev Cell. Published online November 13, 2024. doi:10.1016/j.devcel.2024.10.019