Façonner les esprits : comment le système immunitaire façonne le cerveau des rats en cours de développement

Résumé: Les cellules du système immunitaire dans le cerveau des rats femelles consomment et digèrent les neurones, sculptant une région cérébrale spécifique au cours du développement et ayant potentiellement un impact sur le comportement.

Cet aperçu de l’interaction entre le sexe biologique, le système immunitaire et le développement du cerveau peut ouvrir la voie à la compréhension de la prévalence accrue de certains troubles cérébraux chez un sexe et pourrait éclairer les futurs traitements ou stratégies de prévention.

Points clés:

1. Les cellules du système immunitaire dans le cerveau des rats femelles consomment et digèrent les neurones, façonnant une région spécifique du cerveau au cours du développement.
2. Ce processus pourrait avoir un impact sur le comportement, comme la préférence olfactive, qui est un indicateur de la préférence du partenaire sexuel chez les rongeurs.
3. Comprendre le rôle du sexe biologique et du système immunitaire dans le développement du cerveau peut aider à expliquer la prévalence de certains troubles cérébraux chez un sexe par rapport à un autre.

Source: Université du Maryland

Les chercheurs ont établi que le sexe biologique joue un rôle dans la détermination du risque de troubles cérébraux d’un individu. Par exemple, les garçons sont plus susceptibles d’être diagnostiqués avec des troubles du comportement comme l’autisme ou le trouble déficitaire de l’attention, tandis que les femmes sont plus susceptibles de souffrir de troubles anxieux, de dépression ou de migraines.

Cependant, les experts ne comprennent pas entièrement comment le sexe contribue au développement du cerveau, en particulier dans le contexte de ces maladies. Ils pensent, en partie, que cela peut avoir quelque chose à voir avec les différentes tailles de certaines régions du cerveau.

Selon une étude de février publiée dans PNAS.

L’étude menée sur des rats a révélé que les cellules du système immunitaire dans le cerveau des femelles consomment et digèrent les neurones pour sculpter cette région du cerveau au cours du développement.

Les chercheurs ont également découvert que le bricolage avec la taille de cette région du cerveau, qui se forme au cours des deux premiers jours de la vie, affectait le fait que les rats femelles préféraient toujours l’odeur des rats mâles. Chez les rongeurs, cette « préférence olfactive » est un indicateur de la préférence du partenaire sexuel, les rats femelles préférant généralement les odeurs des mâles.

Bien que ces inclinations de rat ne s’appliquent pas directement aux préférences des partenaires sexuels humains, les résultats démontrent que les modifications du cerveau déterminées par le système immunitaire peuvent ultérieurement affecter le comportement.

Comprendre en détail comment le sexe biologique et le système immunitaire contribuent à façonner le développement du cerveau pourrait un jour aider les experts à comprendre pourquoi certaines maladies cérébrales surviennent plus probablement chez un sexe par rapport à un autre et pourrait faire la lumière sur de meilleures façons de traiter ou de prévenir ces conditions.

«Bien qu’il y ait beaucoup de chevauchement entre les cerveaux des hommes et des femmes, il semble que ce soit le système immunitaire qui fournisse une grande partie de la variation naturelle. Cela peut se produire parce que le système immunitaire est conçu pour la variabilité afin de pouvoir répondre à un large éventail d’attaques du monde extérieur », a déclaré le doyen de l’UMSOM Mark Gladwin, MD, vice-président des affaires médicales à l’Université du Maryland, Baltimore, et le professeur émérite John Z. et Akiko K. Bowers.

Pour la présente étude, le Dr McCarthy et ses collègues ont examiné une région située profondément à l’intérieur du cerveau qui, chez les rats mâles, est deux à quatre fois plus grande que chez les rats femelles. Cette différence de taille apparaît également dans le cerveau des personnes d’une région similaire, mais la différence entre les sexes n’est pas aussi prononcée.

Lorsqu’ils ont examiné de près différents types de cellules dans le cerveau des mâles et des femelles, ils ont remarqué que les cellules immunitaires du cerveau des rats femelles avaient formé davantage de structures à leur surface que les cellules immunitaires utilisent pour manger d’autres cellules, appelées coupes phagocytaires.

Ils ont également observé ces cellules immunitaires digérer les neurones. En règle générale, ces cellules immunitaires mangent des débris, des cellules mortes ou mourantes et des cellules infectées par des virus ou des bactéries, plutôt que des cellules cérébrales saines.

Lorsque les chercheurs ont utilisé un médicament ou un anticorps pour bloquer la capacité des cellules immunitaires à manger des neurones dans le cerveau des rats, ils ont découvert que cette région du cerveau des rats femelles se développait plus grande, similaire à la taille de la région des cerveaux des rats mâles.

“Pendant près de 50 ans, nous pensions que les cellules mouraient chez les femmes et non chez les hommes et nous pensions que cela était dû aux hormones stéroïdes”, a déclaré la chercheuse principale Margaret McCarthy, PhD, professeure du doyen James et Carolyn Frenkil et présidente du Département de Pharmacologie à l’UMSOM.

« Dans un champ ouvert de cellules qui se touchent toutes, nous verrons une cellule immunitaire de la microglie traverser les autres cellules et manger une cellule particulière. Les cellules que ces microglies mangent ne sont pas aléatoires, mais nous ne savons pas pourquoi elles sont choisies. C’est le genre de questions sur lesquelles nous devons encore enquêter.

La région du cerveau analysée dans cette étude est connue pour contrôler les comportements reproducteurs du rat. Par exemple, les rats femelles préfèrent généralement les odeurs des rats mâles lorsqu’ils ont le choix, et les rats mâles préfèrent les odeurs des femelles.

Les chercheurs ont découvert que les femelles avec la plus grande région du cerveau en raison du blocage de la fonction alimentaire de leurs cellules immunitaires ne préféraient plus l’odeur de rat mâle et choisissaient plutôt l’odeur féminine ou n’avaient aucune préférence.

“Cette découverte ajoute à la preuve que le système immunitaire joue un rôle majeur dans la détermination de certaines différences sexuelles dans le cerveau qui peuvent finalement conduire à des différences dans la prévalence des troubles du développement cérébral”, a déclaré le Dr McCarthy.

“Il reste à voir si ce processus peut être manipulé pour développer de nouveaux traitements contre l’autisme ou l’anxiété, mais c’est une voie de recherche prometteuse à explorer.”

Le Dr McCarthy est également directeur du nouveau University of Maryland-Medicine Institute for Neuroscience Discovery (UM-MIND), qui a été fondé pour rassembler les scientifiques fondamentaux et cliniques afin de mieux faciliter la traduction des découvertes sur le cerveau en nouveaux traitements pour les maladies de le cerveau.

Son domaine d’expertise s’inscrit dans les forces institutionnelles du neurodéveloppement et des troubles psychiatriques. Les autres centres d’intérêt de l’institut sont les neurotraumatismes et les lésions cérébrales, ainsi que le vieillissement et la neurodégénérescence.

Financement: National Institutes of Health’s National Institute of Neurological Disorders and Stroke (F31NS093947), National Institute of Mental Health (F31MH123025 et R01MH52716) et National Institute on Drug Abuse (R01DA039062).

À propos de cette actualité sur la recherche en neurodéveloppement

Auteur: Vanessa Mc Mains
Source: Université du Maryland
Contact: Vanessa McMains – Université du Maryland
Image: L’image est attribuée aux chercheurs

Recherche originale : Accès fermé.
“La phagocytose de la microglie médie le volume et la fonction du noyau sexuellement dimorphe du rat de la zone préoptique” par Mark Gladwin et al. PNAS

Abstrait

La phagocytose de la microglie médie le volume et la fonction du noyau sexuellement dimorphe du rat de la zone préoptique

Le noyau sexuellement dimorphe de la zone préoptique (SDN-POA) est la différence de sexe la plus ancienne et la plus robuste signalée dans le cerveau des mammifères et est singulière pour sa présence dans un large éventail d’espèces, des rongeurs aux ongulés en passant par l’homme. Cette petite collection de neurones denses de Nissl est de manière fiable plus volumineuse chez les mâles.

Malgré sa notoriété et son interrogation intense, le mécanisme établissant la différence sexuelle et le rôle fonctionnel du SDN sont restés insaisissables. Des preuves convergentes d’études sur des rongeurs ont conduit à la conclusion que les androgènes testiculaires aromatisés en œstrogènes sont neuroprotecteurs chez les mâles et qu’une apoptose plus élevée (mort cellulaire naturelle) chez les femelles détermine leur SDN plus petit. Chez plusieurs espèces, y compris les humains, un SDN plus petit est en corrélation avec une préférence pour l’accouplement avec les mâles.

Nous rapportons ici que cette différence de volume dépend d’un rôle participatif de la microglie phagocytaire qui engloutit plus de neurones dans le SDN femelle et assure leur destruction. Le blocage sélectif de la phagocytose de la microglie a temporairement épargné les neurones de la mort apoptotique et a augmenté le volume de SDN chez les femmes sans traitement hormonal.

L’augmentation du nombre de neurones dans le SDN chez les femmes nouveau-nées a entraîné une perte de préférence pour les odeurs masculines à l’âge adulte, un effet parallèle à une excitation atténuée des neurones du SDN, comme en témoigne la réduction de l’expression immédiate du gène précoce (IEG) lorsqu’elle est exposée à l’urine masculine.

Ainsi, le mécanisme établissant une différence sexuelle dans le volume du SDN inclut un rôle essentiel pour la microglie, et la fonction du SDN en tant que régulateur de la préférence du partenaire sexuel est confirmée.