La neurogenèse bulbaire et son impact neurologique

Olfactory bulb neurogenesis and its neurological impact

Institut Pasteur, Laboratoire Perception et mémoire, CNRS URA 2182, 25, rue du Docteur-Roux, 75724 Paris Cedex 15, France

^* pmlledo@pasteur.fr

Résumé

La découverte de cellules souches au coeur du cerveau adulte bouleversa le dogme, central en neurobiologie, selon lequel le cerveau mature est une structure stable qui n’évolue plus. Depuis quelques années, les neurobiologistes constatent que, même parvenu au stade adulte, le cerveau reste encore capable de fabriquer des neurones qui s’intègrent aux réseaux existants. De façon constitutive, deux régions cérébrales (le bulbe olfactif et l’hippocampe) sont capables d’intégrer de nouveaux neurones et de tirer profit de cette jouvence neurale. Les nouveaux neurones sont issus de progéniteurs ayant des propriétés de cellules-souches neurales, et situés dans des régions particulières : la zone sous-ventriculaire pour les progéniteurs bulbaires, et la zone sous-granulaire pour les progéniteurs de l’hippocampe. Nombre de facteurs génétiques et épigénétiques régulant la prolifération des cellules souches, la migration, la différenciation et la survie des nouvelles cellules ont été identifiés et leurs mécanismes d’action élucidés. Cette capacité à produire de nouvelles cellules permet au cerveau adulte de s’adapter aux changements survenant dans son entourage ; en cas de lésion ou de maladie, notamment, elle lui offre une possibilité de pouvoir se réparer. Dans cette synthèse, nous décrirons les différentes étapes par lesquelles une cellule-souche neurale produit des neurones destinés au bulbe olfactif, en insistant sur la façon dont cette production peut être régulée. Cette exploration nous conduira à décrire les résultats récents qui témoignent du potentiel réparateur des progéniteurs endogènes du système olfactif. Ces découvertes ouvrent la voie à de nouvelles stratégies visant à détourner, depuis leur zone germinative, les neurones nouvellement formés dans un cerveau adulte.

Abstract

Contrary to the long-held dogma according to which the adult mammalian brain does not produce neurons anymore, neuronal turnover has been reported in two discrete areas of the adult brain: the hippocampus and the olfactory bulb. Adult-generated neurons are produced from neural stem cells located in the hippocampal subgranular zone and the subventricular zone of the lateral ventricles. Recently, number of genetic and epigenetic factors that modulate proliferation of stem cells, migration, differentiation and survival of newborn neurons have been characterized. We know that neurogenesis increases in the diseased brain, after stroke or after traumatic brain injury. Importantly, progenitors from the subventricular zone, but not from the subgranular zone, are incorporated at the sites of injury, where they replace some of the degenerated neurons. Thus, the central nervous system has the capacity to regenerate itself after injury and, today, researchers develop strategies aimed at promoting neurogenesis in diseased areas. This basic research is attracting a lot of attention because of the hope that it will lead to regeneration and reconstruction therapy for the damaged brain. In this review, we discuss major findings concerning the organization of the neurogenic niche located in the subventricular zone and examine both intrinsic and extrinsic factors that regulate adult neurogenesis. Then, we present evidences for the intrinsic capability of the adult brain for cell replacement, and shed light on recent works demonstrating that one can greatly enhance appropriate brain cell replacement by using molecular cues known to endogenously control proliferation, migration, differentiation and/or survival of subventricular zone progenitors. Finally, we review some of the advantages and limits of strategies aimed at using endogenous progenitors and their relevance to human clinics.