Rôle primordial des astrocytes dans la pensée humaine

Lorsque des scientifiques ont implanté à des souris certaines cellules retrouvées dans le cerveau humain, appelées astrocytes, les rongeurs ont montré de meilleures capacités de mémoire et d’apprentissage lors des tests comportementaux. De nouveaux éléments qui confirment que les neurones ne sont pas seuls à participer à la cognition.

En pleine Semaine du cerveau, on peut se rendre compte à quel point notre organe de la pensée reste bien mystérieux. Mais il pourrait se dévoiler un peu plus après les recherches menées par une équipe de scientifiques de l’université de Rochester (État de New York). Leur travail, publié dans Cell Stem Cell, met en évidence le rôle important de certaines cellules cérébrales particulières, les astrocytes, dans nos capacités intellectuelles.

Pendant longtemps, les neurobiologistes ont vu le cerveau d’une manière probablement trop simpliste. Les neurones, ces cellules excitables communiquant par des signaux électriques, se chargeaient de transmettre l’information. Tout autour, on retrouve un ensemble de cellules constituant la glie, parmi lesquels les astrocytes. On a pensé que ces tissus n’assuraient qu’un rôle de soutien, d’alimentation ou encore de protection contre des pathogènes. Pourtant, elles pourraient expliquer du moins partiellement l’extraordinaire potentiel du cerveau humain, voire de celui de nos cousins primates.

Des astrocytes humains très efficaces

Bien que les neurones soient très semblables d’une espèce à l’autre, les astrocytes humains sont très différents de ceux trouvés dans le reste du monde animal. Ces scientifiques américains avaient par exemple montré en 2009 que ces cellules étaient bien plus grosses et présentaient surtout environ dix fois plus de digitations, leur permettant d’entrer en contact avec bien plus de synapses ou de vaisseaux sanguins. C’est ainsi qu’une question leur est venue : les propriétés uniques des astrocytes peuvent-elles expliquer la particularité du cerveau humain ?

Des souris ont joué les cobayes pour cette expérience. Dans le cerveau de rongeurs nouveau-nés, les auteurs ont implanté des cellules gliales progénitrices humaines, qui deviennent des astrocytes après différenciation. C’est du moins ce qu’ils ont remarqué quelques mois plus tard, même si la majorité de ces cellules souches n’avaient pas évolué. On parle alors de cerveaux chimériques, car ils sont constitués de cellules dotées de l’ADN de deux espèces différentes.


Des astrocytes humains (en vert et jaune) dans le cerveau de souris (dont les noyaux des cellules endogènes sont en bleu). Les cellules gliales représentent presque 90 % des cellules cérébrales, les neurones comptant pour les 10 % restants seulement. © Han et al., Cell Stem Cell

Déjà, les tests in vitro ont montré que les astrocytes humains sont très performants. Ils propagent les signaux internes approximativement trois fois plus vite que leurs homologues murins et renforcent les connexions entre neurones de l’hippocampe, processus jugé fondamental dans l’apprentissage et la mémoire. D’après les auteurs, c’est grâce à la production en quantités plus importantes d’une protéine, le facteur de nécrose tumorale alpha (ou TNF-alpha). Ce TNF-alpha augmente en conséquence le nombre de récepteurs au glutamate des neurones, expliquant alors pourquoi le signal électrique est mieux transmis.

Des cellules gliales efficaces, le propre de l’Homme ?

Ces résultats ont été confirmés par les manipulations comportementales. Les souris au cerveau chimérique se sont montrées bien plus adroites dans les tests d’intelligence que les rongeurs ayant reçu des cellules gliales progénitrices de souris ou ceux n’ayant subi aucune intervention.

Après un choc électrique unique et désagréable associé à un son, les animaux au cerveau partiellement humain ont appris à relier les deux événements et l’ont gardé en mémoire pendant trois jours. Pour les autres, rien du tout. Les premiers se sont aussi révélés deux fois plus rapides pour sortir d’un labyrinthe et étaient meilleurs pour reconnaître des objets familiers placés dans des endroits nouveaux.

Ces résultats suggèrent donc que les astrocytes humains jouent un rôle dans la cognition, puisqu’ils améliorent les performances de mémoire et d’apprentissage des souris. Ils auraient le pouvoir de contrôler les synapses et d’accélérer et de maintenir l’influx électrique.

Restent des interrogations. Les astrocytes humains sont-ils les seuls à se montrer si efficaces ? Que se passerait-il si l’on implantait à la place des cellules de ce type prélevées dans le cerveau d’un chimpanzé ou d’un babouin par exemple ? Cela nous renverrait peut-être vers l’éternelle question de la définition du propre de l’Homme…

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