Un chercheur de l’IRCM jette un nouvel éclairage sur une question centenaire en neurosciences
Une toute nouvelle étude publiée dans Current Biology par une équipe de recherche de l’Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM), apporte d’importants éclairages sur la manière dont la carte corporelle du cerveau se met en place — un savoir crucial pour mieux comprendre et, à terme, traiter certaines maladies.
Ces travaux prometteurs, menés par Kevin Sangster, doctorant dans le laboratoire du Dr Artur Kania, en collaboration avec le laboratoire de Liqun Luo à l’Université Stanford, identifient les mécanismes à l’origine de l’émergence des cartes somatotopiques au cours du développement du système nerveux.
Sur les traces de Wilder Penfield, à la source de notre compréhension du cerveau
Il y a près de cent ans, le neurochirurgien et neuroscientifique Wilder Penfield, fondateur de l’Institut neurologique de Montréal (Le Neuro), mettait en évidence l’une des caractéristiques les plus emblématiques du cerveau : les cartes somatotopiques, des représentations précises du corps dans le cerveau, où des régions cérébrales voisines correspondent à des parties du corps voisines. Ces découvertes, illustrées par le célèbre « homoncule », ont profondément transformé notre compréhension de l’organisation cérébrale.
Une question fondamentale demeurait toutefois largement sans réponse : comment ces cartes se forment elles, au départ ?
Construire la carte cérébrale de notre propre corps
Les cartes somatotopiques agissent comme un GPS interne, permettant au cerveau de localiser précisément l’origine d’une sensation, qu’il s’agisse d’un toucher léger ou d’une piqûre. Bien que ces cartes soient bien établies chez l’adulte, on connaissait encore peu les mécanismes moléculaires qui guident leur mise en place précoce.
Kevin Sangster et ses collègues ont découvert que des gradients de deux protéines, nommées teneurine 3 et latrophiline 2, jouent un rôle central dans l’établissement de ces cartes dès les toutes premières étapes du traitement sensoriel. Ces protéines orientent les connexions entre les neurones sensoriels et leurs cibles appropriées dans la moelle épinière, assurant ainsi que l’information provenant des différentes régions du corps soit transmise avec précision au cerveau.
« Ce qui est le plus important, au delà de l’identité de ces molécules, c’est que nous pouvons désormais manipuler les cartes corporelles et enfin commencer à comprendre leur fonction », explique Kevin Sangster.
Pourquoi ces résultats sont importants
Tout d’abord, l’étude fournit des preuves solides que les cartes somatotopiques sont essentielles à notre capacité de localiser précisément l’origine des sensations dans notre corps. Ensuite, ces cartes sont plastiques et peuvent se réorganiser à la suite d’un traumatisme ou d’une blessure, telle qu'une amputation. Les gradients moléculaires identifiés pourraient contrôler ces processus et jouer un rôle clé dans la récupération après un AVC ou une lésion de la moelle épinière.
« Enfin, les cartes corporelles sont impliquées dans les interactions sociales et dans la représentation par le cerveau des relations entre notre corps et celui des autres », souligne le Dr Artur Kania. « Elles ont également été associées à des troubles neurodéveloppementaux affectant les interactions sociales, comme l’autisme, et il est fascinant de réfléchir au rôle qu’elles pourraient y jouer. »
Un héritage ancré à Montréal
Cette découverte revêt une signification toute particulière à Montréal, où Wilder Penfield a mené ses travaux fondateurs au sein de l’institution qui porte toujours son héritage. En mettant au jour les mécanismes expliquant la formation des cartes somatotopiques, cette étude établit un lien direct entre les observations cliniques historiques de Penfield et les neurosciences moléculaires modernes.
En approfondissant cette compréhension, les travaux de l’IRCM fournissent des connaissances précieuses qui orienteront les recherches futures.
Remerciements
L’équipe de recherche tient à remercier chaleureusement The Doggone Foundation, les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), ainsi que la Fondation de l’IRCM pour leur soutien.
L’étude intitulée « Teneurin 3 and latrophilin 2 are required for somatotopic map development and somatosensory topognosis » est publiée dans Current Biology.
À propos de l’IRCM
Fondé en 1967, l’Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM) est un centre de recherche et d’innovation biomédicale de premier plan situé à Montréal. Il conjugue recherche fondamentale et clinique afin d’améliorer la santé et regroupe 34 laboratoires spécialisés. Affilié à l’Université de Montréal et associé à l’Université McGill, l’IRCM forme la relève scientifique et abrite une unité de recherche clinique spécialisée.
