Les scientifiques ont découvert que les cellules souches les plus anciennes du cerveau, appelées glias radiales, utilisent à la fois des nutriments et des signaux physiques pour déterminer quels types de cellules cérébrales produire. Une étude menée par des chercheurs de l'Université de Californie, à Los Angeles (UCLA), montre que ces cellules souches sont responsables de la production de la majeure partie du cortex cérébral, la région du cerveau impliquée dans la pensée, la mémoire et le langage. Les glias radiales modifient leur comportement en fonction de la manière dont elles traitent le glucose et du contact physique qu'elles ont avec les signaux provenant du thalamus, une structure profonde du cerveau qui aide à transmettre l'information à travers le système nerveux. Publiés dans deux études dans les revues Cell et Science, ces recherches révèlent que les glias radiales répondent à deux types d'informations distincts : la manière dont elles traitent les nutriments et les signaux physiques provenant d'autres parties du cerveau en développement. Ces découvertes suggèrent que le métabolisme n'agit pas uniquement en arrière-plan pour soutenir le développement du cerveau, mais influence activement les types de cellules créées. Dans l'étude publiée dans Cell, les chercheurs ont créé une carte détaillée du métabolisme du cortex humain en développement. Ce travail a été mené en collaboration entre les scientifiques de l'UCLA Aparna Bhaduri et Heather Christofk. En utilisant du tissu cérébral donné et des organoïdes cérébraux — des modèles miniatures du cerveau cultivés en laboratoire — ils ont découvert que les glias radiales dépendent fortement du chemin métabolique du pentose phosphate, un processus métabolique qui utilise le glucose pour produire des matériaux nécessaires aux cellules qui se divisent rapidement. Lorsque les scientifiques ont réduit la quantité de glucose disponible ou perturbé ce chemin, les cellules souches ont commencé à produire davantage de neurones inhibiteurs et d'autres types de cellules qui apparaissent généralement plus tard dans le développement. La deuxième étude, publiée dans Science, s'est concentrée sur les signaux provenant du thalamus. Les chercheurs ont découvert que, pendant que le cerveau est encore en développement, les projections thalamiques entrent en contact physiquement avec les glias radiales. Ce contact a influencé les cellules souches, les incitant à produire davantage de neurones excitateurs, qui sont les principaux neurones transmetteurs du cortex. Cet effet était particulièrement marqué chez les neurones des couches supérieures, qui sont beaucoup plus développés dans le cerveau humain que chez d'autres espèces. Les chercheurs ont également trouvé un lien entre cette interaction physique et le gène NRXN1, associé au trouble du spectre autistique. Les mutations de NRXN1 ont été précédemment liées à l'autisme. Dans des modèles créés à partir de cellules prises chez des patients porteurs d'une mutation NRXN1, les signaux thalamiques modifiés se comportaient différemment par rapport aux signaux provenant de cellules non affectées. Ces différences ont modifié l'équilibre entre le nombre de cellules souches et les neurones qu'elles produisaient. Ces études mettent en évidence le fait que les glias radiales n'agissent pas de manière isolée mais sont constamment influencées par les signaux de leur environnement. La recherche montre également comment la technologie des organoïdes a transformé l'étude du développement du cerveau humain. Ces modèles permettent aux scientifiques de recréer des caractéristiques clés du développement du cerveau humain en laboratoire, leur permettant d'explorer des questions qui sont difficiles ou impossibles à étudier à l'aide de modèles animaux seuls.