Prix Cerveau en tête 2021: Jessica Megan Rosin

La microglie dans le cerveau embryonnaire détecte le stress maternel et influence le développement du cerveau

De nouvelles recherches menées par Jessica Megan Rosin, boursière post-doctorale, et ses collègues montrent que des cellules immunitaires spécifiques dans une région du cerveau appelée hypothalamus réagissent au stress maternel et influencent les cellules souches neurales voisines, mais uniquement chez les souris mâles. Les mâles issus de mères stressées avaient un nombre réduit de neurones à ocytocine dans une région spécifique de l’hypothalamus et leurs comportements sociaux étaient modifiés à l’âge adulte, ce qui montre que le stress avait des effets durables.

L’hypothalamus est une puissante région du cerveau qui réagit aux facteurs de stress externes et qui est essentielle au maintien des processus homéostatiques, tels que l’équilibre hydrique, la température corporelle, la régulation énergétique, le rythme circadien et la reproduction. Moins apprécié mais tout aussi important, l’hypothalamus influence également les réactions émotionnelles, telles que l’agression et la défense, ainsi que les comportements sociaux. Les microglies sont des cellules immunitaires du cerveau qui surveillent leur environnement, répondent aux insultes et éliminent les débris cellulaires. La microglie peut également détecter des intrants externes tels que le stress, ce qui l’amène à interagir avec les cellules voisines pour contrôler l’environnement local. L’interaction entre les neurones hypothalamiques et la microglie, qui intègrent tous deux les facteurs de stress pour réguler l’homéostasie physiologique, suscite un intérêt croissant. Dans cette étude, Jessica Megan Rosin, boursière post-doctorale, et ses collègues se sont demandé si la microglie dans l’hypothalamus embryonnaire était sensible au stress et, dans l’affirmative, si son activation précoce perturbait les programmes des cellules souches neurales (CSN) voisines.

Les chercheurs ont réalisé un séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNAseq) et ont identifié quatre sous-ensembles microgliaux – y compris une sous-population adjacente aux CSN – qui réagissaient au stress du froid maternel. Plus précisément, le stress dû au froid maternel a augmenté le nombre de microglies adjacentes aux CSN et a augmenté la sécrétion de protéines pro-inflammatoires, mais uniquement dans les cerveaux des mâles. De manière intrigante, le stress du froid maternel a également réduit les neurones à ocytocine du noyau paraventriculaire (PVN) uniquement chez les embryons mâles. Cet effet a été inversé par la déplétion de la microglie, ce qui démontre un rôle clé de la microglie dans la médiation des signaux du stress froid maternel. Enfin, la progéniture adulte exposée au stress gestationnel a présenté des comportements sociaux altérés, qui dépendaient également de la microglie, mais uniquement chez les mâles.

Ces résultats démontrent que la microglie agit comme un capteur cérébral fœtal sous-estimé, responsable de la reconnaissance des signaux négatifs de l’environnement maternel et de la décision d’agir comme un tampon contre le facteur de stress prénatal ou d’informer les cellules cérébrales voisines pour qu’elles s’adaptent. Cette étude établit des liens essentiels entre la façon dont la perturbation de l’environnement maternel affecte le cerveau en développement, tout en soulignant les différences de réponses entre les embryons mâles et femelles. Ces travaux sont importants car les troubles du développement neurologique tels que les troubles du spectre de l’autisme (TSA) et les troubles du déficit de l’attention/hyperactivité (TDAH) sont plus fréquents chez les garçons. Par conséquent, en comprenant mieux les réponses microgliales aux facteurs de stress maternels, cette étude pourrait aider à expliquer pourquoi cette différence entre les sexes existe.

Dre Jessica Rosin

La Dre Jessica Rosin a effectué ce travail en tant que boursière postdoctorale dans le laboratoire du Dr Deborah Kurrasch, à l’Université de Calgary. Lorsqu’elle a rejoint le laboratoire de la Dre Kurrasch, elle souhaitait comprendre comment les facteurs de stress maternels influent sur le développement du cerveau du fœtus et si ces perturbations gestationnelles ont des conséquences à long terme sur le comportement de la progéniture. La Dre Rosin a conceptualisé le projet, conçu et réalisé toutes les expériences et analysé la majorité des données, avec l’aide de Sarthak Sinha. Le Dr Rosin a rédigé le manuscrit avec le Dr Kurrasch, avec la contribution des autres co-auteurs.