Prix Marlene Reimer – Cerveau en tête de l’année: Archana Gengatharan

L’activation des cellules souches dans le cerveau est régulée par le jour et la nuit

La découverte de cellules souches neurales (CSN) dans le cerveau adulte, qui ont la remarquable capacité de produire de nouveaux neurones, a fait naître l’idée d’utiliser la capacité de régénération endogène du cerveau pour réparer les lésions cérébrales et traiter les maladies neurodégénératives. Bien que prometteuse, l’utilisation des CSN pour guérir des maladies dévastatrices est loin d’être acquise, et les progrès futurs dépendront de la compréhension complète des mécanismes qui régulent l’activation des CSN. En effet, la prolifération incontrôlée des CSN peut conduire à la formation de tumeurs cérébrales, tandis qu’une activité réduite peut limiter leurs capacités régénératrices.

Il est important de comprendre comment les CSN passent d’un état quiescent à un état prolifératif pour produire de nouvelles cellules cérébrales, non seulement à des fins de régénération, mais aussi pour déchiffrer comment leur fonction est adaptée à différents états comportementaux. Archana Gengatharan, étudiante au doctorat, et ses collègues du Centre de recherche CERVO de l’Université Laval ont utilisé des méthodes d’imagerie avancées pour suivre l’activation et la division des CSN chez des souris au comportement libre pendant plusieurs jours, voire plusieurs mois. Leurs résultats ont révélé que l’activation des CSN se produit principalement pendant la journée, tandis que la signalisation de la mélatonine induite par l’obscurité déclenche la quiescence des CSN. Ces approches d’imagerie en direct leur ont permis de saisir la manière dont les stimuli externes régulent l’activation des CSN et cette technologie a permis d’étudier comment d’autres signaux environnementaux affectent la physiologie des CSN.

La deuxième avancée majeure de cette étude a été la découverte des signatures Ca2+ des CSN quiescentes et actives. Ils ont également montré que la signalisation Ca2+ décode et intègre des signaux micro-environnementaux distincts régissant les états des CSN. Il est intéressant de noter qu’en utilisant l’optogénétique in vivo pour imiter le modèle Ca2+ des CSN quiescentes, ils ont pu inverser la transition des CSN vers l’état prolifératif. En somme, les approches d’imagerie in vivo personnalisées ont permis à Archana Gengatharan et à ses collègues de révéler les principaux mécanismes de régulation contrôlant l’activation des CSN chez des souris au comportement libre.

Ensemble, ces résultats nous permettent de mieux comprendre les signaux environnementaux et physiologiques qui contrôlent l’activation des cellules souches neurales adultes. Cette activation sous-tend la remarquable capacité du cerveau adulte des mammifères à produire de nouvelles cellules qui s’intègrent dans des réseaux neuronaux préexistants et qui jouent un rôle fonctionnel dans le comportement animal. Les résultats présentés identifient des cibles pour activer les cellules souches neurales dans le cerveau afin de développer de nouvelles stratégies pour réparer les lésions cérébrales et traiter les maladies neurodégénératives.

Dr. Archana Gengatharan

Ce travail était le projet de doctorat de la Dre Archana Gengatharan dans le laboratoire du Dr Armen Saghatelyan au Centre de recherche CERVO – Université Laval. Elle a été impliquée dès le début de ce projet dans la conceptualisation, la conservation des données et l’analyse formelle. Elle a également participé à la personnalisation et à la mise en place de plusieurs approches, et a enseigné aux nouveaux membres du laboratoire les diverses méthodes établies pour ce projet. La Dre Gengatharan a obtenu son doctorat en janvier 2020 et travaille actuellement comme agent de liaison scientifique dans l’industrie pharmaceutique.

Sources de financement:

Ce travail a été soutenu par une subvention de fonctionnement accordée à Armen Saghatelyan par les Instituts de recherche en santé du Canada.