Une irradiation de 0,5 Gy augmente la motilité des progéniteurs neuraux
Au cours du développement cérébral, les cellules progénitrices neurales doivent proliférer, se différencier et migrer de manière étroitement coordonnée afin de construire l'architecture du cerveau. Des perturbations de leur migration peuvent ainsi contribuer à des anomalies du développement cérébral.
Les chercheurs du DRCM ont étudié l'effet de doses d'irradiation comprises entre 0,5 et 3 Gy sur des cellules progénitrices neurales humaines fœtales et murines. Ils montrent qu'une exposition unique à 0,5 Gy suffit à augmenter rapidement leur vitesse de migration. Cet effet, observé in vitro dans plusieurs modèles expérimentaux de migration et d'invasion, est également confirmé in vivo après greffe intracérébrale de cellules murines irradiées, qui se dispersent davantage dans le tissu cérébral environnant.
À cette dose, l'augmentation de la migration n'est associée ni à une différenciation prématurée ni à une phase particulière du cycle cellulaire.
Une cascade ROS/HIF-1α/JMY déclenchée par l'irradiation
Les auteurs ont ensuite cherché à identifier les mécanismes moléculaires à l'origine de cette réponse. L'irradiation provoque tout d'abord une augmentation des espèces réactives de l'oxygène (ROS). Celles-ci favorisent l'accumulation nucléaire de HIF-1α, un facteur de transcription principalement connu pour son rôle dans la réponse cellulaire à l'hypoxie.
HIF-1α entraîne ensuite une augmentation de l'expression de JMY, une protéine capable de stimuler la nucléation et la polymérisation de l'actine. Après irradiation, JMY est notamment retrouvés au niveau des lamellipodes et filopodes, des structures riches en actine essentielles au déplacement cellulaire.
L'analyse fonctionnelle confirme le rôle de cette voie : l'inhibition des ROS, de HIF-1α ou de JMY empêche l'augmentation de la migration et de l'invasion induite par l'irradiation. Les auteurs identifient ainsi une cascade ROS/HIF-1α/JMY contrôlant la réponse migratoire des cellules progénitrices neurales à l'irradiation.
Mieux comprendre les effets de l'irradiation sur le cerveau en développement
Ces résultats mettent en évidence un effet de l'irradiation jusqu'ici moins étudié que la mort cellulaire ou les altérations de la prolifération : la modification du comportement migratoire des progéniteurs neuraux.
Une migration excessive ou mal contrôlée pourrait perturber le positionnement des cellules au cours de la formation du cerveau et ainsi contribuer à certaines conséquences neurodéveloppementales associées à l'exposition aux rayonnements ionisants.
Les auteurs soulignent néanmoins que les conséquences physiopathologiques de cette réponse devront être précisées dans des modèles reproduisant plus fidèlement le développement cérébral et permettant d'en étudier les conséquences à long terme. Par ailleurs, une meilleure compréhension de ce mécanisme pourrait également éclairer les processus de recrutement mise en place lors du recrutement de progéniteurs neuraux vers des zones cérébrales lésées.
Contact : Laurent Gauthier