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Un pas en avant dans la régénération et la réparation de cellules nerveuses

Le mercredi 21 novembre 2012

L'équipe du Dr Frédéric Charron découvre une horloge interne de la cellule nerveuse

Une équipe de chercheurs à l’IRCM, dirigée par le Dr Frédéric Charron, a récemment découvert une horloge interne de la cellule nerveuse, utilisée lors du développement embryonnaire. La découverte a été faite en collaboration avec le laboratoire de la Dre Alyson Fournier à l’Institut neurologique de Montréal. Publiée aujourd’hui dans la prestigieuse revue scientifique Neuron, cette percée pourrait mener au développement de nouveaux outils pour réparer et régénérer les cellules nerveuses à la suite de lésions du système nerveux central.

Les chercheurs dans le laboratoire du Dr Charron étudient les neurones, soit les cellules nerveuses qui composent le système nerveux central (cerveau et moelle épinière). Ils veulent mieux comprendre comment les neurones naviguent à travers l’embryon en développement afin d’arriver à la bonne destination.

« Pour former correctement les circuits nerveux, les axones en développement (prolongement des neurones qui forment les nerfs) suivent des signaux externes afin de se rendre aux bonnes cibles. Nous avons découvert que les cellules nerveuses ont aussi une horloge interne qui modifie leur réponse aux signaux externes avec le temps, alors que les cellules se développent » a dit le Dr Charron, directeur de l’unité de recherche en biologie moléculaire du développement neuronal à l’IRCM.

Pour ce projet de recherche, les scientifiques de l’IRCM ont ciblé la protéine Sonic Hedgehog (Shh), qui fournit aux cellules l’information nécessaire pour que l’embryon se développe correctement et qui joue un rôle critique dans le développement du système nerveux central.

« Il est connu que les axones suivent le signal Shh pendant leur développement. Par contre, les axones modifient leur comportement lorsqu’ils atteignent cette protéine, ce qui a longtemps constitué un mystère pour la communauté scientifique. Nous avons trouvé qu’une horloge interne de la cellule nerveuse change la réponse de cette dernière lorsqu’elle atteint la protéine Shh. Plutôt que de suivre le signal Shh, la cellule commence alors à être repoussée par le même signal » a expliqué la Dre Patricia Yam, associée de recherche au laboratoire du Dr Charron et première auteure de l’article.

« Nos résultats montrent ainsi que plus d’un système agit sur la direction des axones lors du développement. Les cellules nerveuses ne font pas que répondre aux signaux externes, mais ont aussi un système de contrôle interne. Cette découverte est importante puisqu’elle offre de nouvelles possibilités pour le développement de techniques de régénération et de réparation des cellules nerveuses. En plus de tenter de modifier les facteurs externes, nous pouvons dorénavant aussi considérer la modification d’éléments à l’intérieur de la cellule pour changer son comportement » a ajouté la Dre Yam.

Les lésions au système nerveux central affectent des milliers de canadiens chaque année et peuvent mener à une invalidité permanente. Fréquemment causées par un accident, un accident vasculaire cérébral (AVC) ou une maladie, ces blessures sont très difficiles à réparer. De nouveaux outils sont donc requis pour réparer les lésions du système nerveux central, y compris des techniques qui pourraient permettre la régénération des cellules nerveuses.

« Les Instituts de recherche en santé du Canada sont ravis d’appuyer la recherche qui a pour but d’améliorer la vie des individus ayant des dommages au cerveau ou à la moelle épinière. La réparation et la régénération de cellules nerveuses demeurent des défis importants en santé et nous croyons que les résultats de recherche du Dr Charron pourront contribuer à trouver une solution » a dit le Dr Anthony Phillips, directeur scientifique de l’Institut des neurosciences, de la santé mentale et des toxicomanies.
 
Ce projet de recherche a été subventionné par les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), la Peter Lougheed Medical Research Foundation, le Programme de neuro-ingénierie de l’Université McGill et le Fonds de recherche de Québec – Santé (FRQS). L’article publié dans Neuron  est le résultat d’une collaboration entre l’équipe du Dr Charron et le laboratoire de la Dre Alyson Fournier à l’Institut neurologique de Montréal (département de neurologie et de neurochirurgie). Les autres collaborateurs de l’IRCM sont Steves Morin, W. Todd Farmer et Léa Lepelletier.

Pour plus de détails sur cette découverte, veuillez consulter le sommaire de l’article publié en ligne par Neuron (en anglais seulement) : www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(12)00852-5.  

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A step forward in regenerating and repairing damaged nerve cells

Wednesday, November 21, 2012

Dr. Frédéric Charron's team discovers a nerve cell’s internal clock

A team of IRCM researchers, led by Dr. Frédéric Charron, recently uncovered a nerve cell’s internal clock, used during embryonic development. The discovery was made in collaboration with Dr. Alyson Fournier’s laboratory at the Montreal Neurological Institute. Published today in the prestigious scientific journal Neuron, this breakthrough could lead to the development of new tools to repair and regenerate nerve cells following injuries to the central nervous system.

Researchers in Dr. Charron’s laboratory study neurons, which are the nerve cells that make up the central nervous system (brain and spinal cord). They want to better understand how neurons navigate through the developing embryo to arrive at their correct destination.

“To properly form neural circuits, developing axons (long extensions of neurons that form nerves) follow external signals to reach the right targets,” says Dr. Frédéric Charron, Director of the Molecular Biology of Neural Development research unit at the IRCM. “We discovered that nerve cells also have an internal clock, which changes their response to external signals as they develop over time.”

For this research project, IRCM scientists focused on the Sonic Hedgehog (Shh) protein, which gives cells important information for the embryo to develop properly and plays a critical role in the development of the central nervous system.

“It is known that axons follow the Shh signal during their development,” explains Dr. Patricia Yam, research associate in Dr. Charron’s laboratory and first author of the study. “However, axons change their behaviour once they reach this protein, and this has been a mystery for the scientific community. We found that a nerve cell’s internal clock switches its response to external signals when it reaches the Shh protein, at which time it becomes repelled by the Shh signal rather than following it.”

“Our findings therefore showed that more than one system is involved in directing axon pathfinding during development,” adds Dr. Yam. “Not only do nerve cells respond to external signals, but they also have an internal control system. This discovery is important because it offers new possibilities for developing techniques to regenerate and repair damaged nerve cells. Along with trying to modify external factors, we can now also consider modifying elements inside a cell in order to change its behaviour.”

Injuries to the central nervous system affect thousands of Canadians every year, and can lead to lifelong disabilities. Most often caused by an accident, stroke or disease, these injuries are very difficult to repair. New tools are therefore required to repair damage to the central nervous system, including techniques that could potentially regenerate nerve cells.

"The Canadian Institutes of Health Research is delighted to support research aimed at improving the lives of individuals with damage to the brain or spinal cord," says Dr. Anthony Phillips, Scientific Director of CIHR’s Institute of Neurosciences, Mental Health and Addiction. ''Nerve cell repair and regeneration remains an important health challenge, and we believe that Dr. Charron's research findings will contribute to the solution."
 
This research project was funded by grants from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR), the Peter Lougheed Medical Research Foundation, the McGill Program in NeuroEngineering and the Fonds de recherche de Québec – Santé (FRQS). The article published in Neuron was a collaborative project between Dr. Charron’s team and Dr. Alyson Fournier’s laboratory at the Montreal Neurological Institute (Department of Neurology and Neurosurgery). Collaborators from the IRCM include Steves Morin, W. Todd Farmer and Léa Lepelletier.

For more information on this scientific breakthrough, please refer to the article summary published online by Neuron: www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(12)00852-5.   

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De gauche à droite : Steves Morin, Léa Lepelletier, Patricia Yam, Frédéric Charron
Left to right: Steves Morin, Léa Lepelletier, Patricia Yam, Frédéric Charron
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