L’illustration dépeint la composition microbienne des êtres humains. Selon des études récentes sur le poisson zèbre, les microbes intestinaux jouent un rôle dans le processus d’élagage des connexions en excès dans les circuits cérébraux qui régulent le comportement social. Cet élagage est crucial pour le développement d’un comportement social normal. Crédit : Institut national de recherche sur le génome humain
Pour apprendre à socialiser, le poisson zèbre doit faire confiance à son instinct.
Les microbes intestinaux encouragent les cellules spécialisées à réduire les connexions supplémentaires dans les circuits cérébraux qui contrôlent le comportement social, selon une nouvelle recherche de l’Université de l’Oregon sur le poisson zèbre. L’élagage est essentiel pour le développement d’un comportement social normal.
Les chercheurs ont également découvert que ces neurones «sociaux» sont similaires chez le poisson zèbre et la souris. Cela suggère que les résultats pourraient se traduire entre les espèces – et pourraient éventuellement ouvrir la voie à des traitements pour une gamme de conditions neurodéveloppementales.
« C’est un grand pas en avant », a déclaré Judith Eisen, neuroscientifique à l’Université de l’Oregon, qui a codirigé les travaux avec le neuroscientifique Philip Washbourne. « Cela met également en lumière ce qui se passe chez les animaux à fourrure plus grands. »
L’équipe rapporte ses conclusions dans deux nouveaux articles, publiés dans PLOS Biologie et Génomique BMC.
Alors que le comportement social est un phénomène complexe impliquant de nombreuses parties du cerveau, le laboratoire de Washbourne a précédemment identifié un ensemble de neurones dans le cerveau du poisson zèbre qui sont nécessaires pour un type particulier d’interaction sociale. Normalement, si deux poissons zèbres se voient à travers une cloison en verre, ils vont s’approcher et nager côte à côte. Mais le poisson zèbre sans ces neurones ne montre aucun intérêt.
Ici, l’équipe a découvert une voie reliant les microbes de l’intestin à ces neurones du cerveau. Chez les poissons en bonne santé, les microbes intestinaux ont incité des cellules appelées microglies à tailler des liens supplémentaires entre les neurones.
L’élagage est une partie normale du développement sain du cerveau. Comme le fouillis sur un comptoir, des connexions neuronales supplémentaires peuvent gêner celles qui comptent vraiment, entraînant des messages confus.
Chez le poisson zèbre sans ces microbes intestinaux, l’élagage n’a pas eu lieu et le poisson a montré des déficits sociaux.
« Nous savons depuis un certain temps que le microbiome influence beaucoup de choses au cours du développement », a déclaré Washbourne. « Mais il n’y a pas eu beaucoup de données concrètes sur la façon dont le microbiome influence le cerveau. Nous avons fait beaucoup pour repousser les limites là-bas.
Dans un deuxième article, l’équipe a identifié deux caractéristiques déterminantes de cet ensemble de neurones sociaux qui peuvent être partagés par les souris et les poissons zèbres. La première est que ces cellules pourraient être identifiées en activant des gènes similaires, un indice qu’elles pourraient jouer des rôles similaires dans le cerveau des deux espèces. De tels signes de signature pourraient être utilisés pour identifier les neurones qui jouent ce rôle dans différents cerveaux. L’autre est que « les neurones avec la même signature génétique chez la souris se trouvent à peu près aux mêmes endroits du cerveau que les neurones sociaux du poisson zèbre », a déclaré Eisen.
Cette découverte renforce la conviction des chercheurs que leurs travaux sur le poisson zèbre pourraient se traduire par des souris ou des humains. Il est plus facile d’étudier les rouages du développement du cerveau chez le poisson zèbre, où les scientifiques peuvent observer la formation de circuits neuronaux à travers les corps transparents des jeunes poissons. Les chercheurs pourraient alors prendre les connaissances du poisson zèbre et les utiliser comme point de départ pour comprendre d’autres espèces.
La perturbation du microbiome intestinal et la mauvaise taille des synapses neurales ont été liées à une gamme de troubles neuropsychiatriques comme les troubles du spectre autistique.
« Si nous pouvons les lier ensemble, cela pourrait faciliter de meilleures thérapies pour un large éventail de troubles », a déclaré Joseph Bruckner, post-doctorant dans les laboratoires Eisen et Washbourne et premier auteur sur le PLOS Biologie papier. Sa prochaine étape consiste à déterminer quelles molécules relient les bactéries à la microglie, en cartographiant encore plus en détail la voie entre les microbes et le comportement.
Les références:
« Le microbiote favorise le comportement social en modulant le remodelage microglial des neurones du cerveau antérieur » par Joseph J. Bruckner, Sarah J. Stednitz, Max Z. Grice, Dana Zaidan, Michelle S. Massaquoi, Johannes Larsch, Alexandra Tallafuss, Karen Guillemin, Philip Washbourne et Judith S. Eisen, 1er novembre 2022, PLOS Biologie.
DOI : 10.1371/journal.pbio.3001838
« Une empreinte transcriptionnelle conservée de neurones multi-neurotransmetteurs nécessaires au comportement social » par Denver Ncube, Alexandra Tallafuss, Jen Serafin, Joseph Bruckner, Dylan R. Farnsworth, Adam C. Miller, Judith S. Eisen et Philip Washbourne, 29 septembre 2022, Génomique BMC.
DOI : 10.1186/s12864-022-08879-w
