Les scientifiques cartographient 539 régions lipidiques distinctes dans le cerveau de souris

Les scientifiques de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ont créé la première carte tridimensionnelle détaillée des lipides dans le cerveau de souris. L'étude, publiée dans la revue Nature, identifie 539 zones chimiques distinctes, que les chercheurs ont nommées « lipizones ». Ces résultats révèlent une organisation complexe de molécules grasses que les cartes cérébrales traditionnelles avaient manquée.

Cartographier le paysage lipidique

Les lipides sont essentiels à la structure et à la communication cérébrales, formant les membranes cellulaires et l'isolation de la myéline. Cependant, les techniques d'imagerie conventionnelles ont eu du mal à distinguer les molécules lipidiques individuelles, laissant un vide dans la compréhension de leur distribution. Pour combler ce manque, une équipe dirigée par Giovanni D'Angelo, Luca Fusar Bassini et Gioele La Manno a utilisé l'imagerie par spectrométrie de masse pour analyser des sections fines de tissu cérébral.

Les chercheurs ont examiné 172 lipides différents dans 109 tranches de cerveau prélevées sur 11 souris. Ce processus a généré environ 7 millions de mesures, qui ont été combinées en une reconstruction 3D complète à l'aide d'outils d'apprentissage automatique développés pour le projet. L'atlas résultant montre que les lipides sont disposés selon des motifs hautement organisés, chaque zone ayant une signature chimique caractéristique.

« Les scientifiques n'avaient jusqu'à présent qu'une image floue de la manière dont les lipides diffèrent d'une partie du cerveau à l'autre », déclare Giovanni D'Angelo, professeur à la Chaire Kristian Gerhard Jebsen en nutrition et métabolisme de l'EPFL. « Ce manque est important, car les changements dans les lipides cérébraux sont de plus en plus liés à des affections allant de la dépression à la maladie d'Alzheimer. »

Complexité inattendue dans la matière blanche

L'atlas a révélé que la matière blanche, le tissu contenant les fibres nerveuses qui relient différentes régions du cerveau, n'est pas chimiquement uniforme comme on le pensait auparavant. Au lieu de cela, elle contient de nombreuses zones lipidiques distinctes. Cela suggère que les cellules responsables de la production de myéline sont chimiquement plus diversifiées que ne l'indiquerait leur seule composition génétique.

« Cela montre que les cellules qui fabriquent la myéline sont bien plus variées dans leur chimie que ce que leurs gènes seuls laisseraient supposer », déclare Luca Fusar Bassini.

L'étude a également identifié des frontières chimiques inattendues dans le plexus choroïde, la structure responsable de la production du liquide céphalo-rachidien, et dans les tissus tapissant les cavités internes du cerveau. Certaines des régions identifiées correspondent à des structures anatomiques établies, tandis que d'autres révèlent des connexions entre des corps cellulaires nerveux distants qui étaient difficiles à détecter à l'aide de cartes basées sur l'activité génique.

« En effet, les lipides fonctionnent comme des codes postaux, donnant aux parties distantes mais apparentées du cerveau la même adresse chimique », déclare D'Angelo.

Impact de la grossesse sur la chimie du cerveau

Au-delà de la cartographie de la structure, l'atlas a fourni des informations sur la manière dont la chimie du cerveau change pendant la grossesse. Les chercheurs ont constaté des changements substantiels dans la composition lipidique de nombreuses régions du cerveau chez les souris gestantes. Ces changements étaient plus prononcés que les différences lipidiques typiques observées entre les souris mâles et femelles.

Le cortex, qui forme la couche externe du cerveau, a montré des changements particulièrement étendus. De plus, les niveaux de galactosylcéramide, un composant important de la myéline, ont augmenté de manière significative dans une grande partie de la matière blanche du cerveau.

« Ensemble, ces changements suggèrent que le cerveau réajuste son propre câblage pour répondre aux exigences de la grossesse », déclare Gioele La Manno. « L'Atlas révèle que le cerveau ajuste constamment ses lipides pour répondre aux besoins changeants du corps. »

Pourquoi c'est important

L'atlas du cerveau lipidique est disponible gratuitement en ligne et sert de référence pour le tissu cérébral de souris sain. Bien que la carte spécifique ne puisse pas être directement appliquée aux humains, la méthode utilisée pour la créer pourrait aider les chercheurs à découvrir des motifs comparables dans le cerveau humain. En combinant les informations lipidiques avec les cartes génétiques et cellulaires existantes, les scientifiques peuvent obtenir une compréhension plus complète de l'organisation cérébrale et de la manière dont sa chimie change au fil du temps. Cette ressource peut aider à enquêter sur la manière dont les perturbations de la distribution lipidique contribuent au développement cérébral, au vieillissement et à des troubles tels que la maladie d'Alzheimer et la dépression.

Sources (en anglais)

• sciencedaily.com: Scientists uncover a hidden map of the brain with 539 distinct regions | ScienceDaily
• indiatoday.in: Scientists uncover 539 unique compartments in brain previously unknown to science - India Today
• news.ssbcrack.com: Researchers Develop Detailed Lipid Brain Atlas Revealing 539 Distinct Chemical Zones - SSBCrack News

Traduction réalisée par IA de l’article original en anglais, vérifiée automatiquement pour dire la même chose que l’original. Les sources ont été vérifiées en anglais.