La régénération fonctionnelle du système nerveux central nécessite un guidage précis des axones

Chez les mammifères, les neurones adultes du système nerveux central (SNC) sont incapables de se régénérer après une lésion. Cela entraîne une perte permanente et irréversible des fonctions motrices, sensorielles et/ou cognitives chez les patients atteints de maladies neurodégénératives ou de lésions traumatiques. La reconstruction de circuits neuronaux fonctionnels est donc l'un des principaux défis de la réparation du système nerveux central. 

Jusqu’ici, si les chercheurs avaient réussi à faire repousser des neurones sur de longues distances, ils n’étaient pas parvenus à rétablir la fonction : les axones régénérés ne parvenaient pas à reconnecter leur organe cible, laissant penser que leur guidage n'était plus actif à l’âge adulte. Un étude récente menée par les équipes d’Homaira Nawabi et Stéphane Belin réfute cette conclusion. 

Les chercheurs ont émis l'hypothèse que certains mécanismes importants lors du développement de l'embryon pour construire les circuits neuronaux pourraient également être mis en jeu lors de la régénération. 

Dans leurs travaux antérieurs, ils avaient déjà montré que de nombreux facteurs de guidage sont exprimés dans le cerveau adulte. Dans cette étude, ils ont donc combiné le modèle de régénération à longue distance avec la modulation de la signalisation Robo/Slit sur le circuit rétine-noyau suprachiasmatique qui contrôle les rythmes circadiens. 

Le système visuel est l'un des meilleurs modèles pour étudier la régénération des axones du système nerveux central.  Il est constitué des yeux, du nerf optique et de plusieurs noyaux cérébraux qui intègrent et traitent les informations visuelles. Dans la rétine, les cellules ganglionnaires sont les seuls neurones de sortie qui projettent leurs axones vers le cerveau via le nerf optique. Les chercheurs étaient déjà parvenus à régénérer ces axones sur de longues distances mais sans parvenir à la reconnexion fonctionnelle du circuit, les axones en régénération, mal guidés, étant incapables de reconnecter leurs cibles initiales. 

Dans cette nouvelle étude, ils montrent que les axones des cellules ganglionnaires de la rétine en régénération évitent l'une de leur cible principale, le noyau suprachiasmatique, à cause de la signalisation répulsive Slit/Robo. Tout en favorisant la régénération, la réduction au silence de Slit/Robo in vivo permet aux axones en régénération de pénétrer dans le système nerveux central et de former des synapses actives. 
Ces résultats prouvent donc que les axones régénérants répondent à des signaux de guidage externes et que ceux-ci peuvent être utilisés pour la reconstruction de circuits neuronaux fonctionnels. 

« C’est un résultat très important et très prometteur. Il donne des bases pour de futures stratégies thérapeutiques visant à réparer les circuits après une lésion du système nerveux central. En particulier les futures chirurgies comme la transplantation d’œil » a conclu Homaira Nawabi. 

Référence : 
Axon guidance during mouse central nervous system regeneration is required for specific brain innervation
Céline Delpech, Julia Schaeffer, Noemie Vilallongue, Apolline Delaunay, Amin Benadjal, Beatrice Blot, Blandine Excoffier, Elise Plissonnier, Eduardo Gascon, Floriane Albert, Antoine Paccard, Ana Saintpierre, Celestin Gasnier, Yvrick Zagar, Valérie Castellani, Stéphane Belin, Alain Chédotal, Homaira Nawabi. 
Developmental Cell, September 30, 2024. Open access