Les poissons-zèbres comme modèle pour comprendre la barrière hémato-encéphalique

Le cerveau a besoin d'un environnement spécial pour bien fonctionner, et ça, c'est possible grâce à une barrière protectrice qu'on appelle la Barrière hémato-encéphalique (BHE). Cette barrière est formée par une couche de cellules appelées cellules endothéliales, soutenues par d'autres types de cellules, comme les péricytes, les Astrocytes, les neurones et les microglies. Ces cellules communiquent entre elles pour créer et maintenir les propriétés de la barrière.

Les péricytes sont des cellules qui se trouvent à côté des cellules endothéliales et sont essentielles à la formation et au maintien de la BHE dans les cerveaux adultes. Les astrocytes, qui se développent principalement après la naissance chez certains animaux, s'enroulent autour des vaisseaux sanguins dans le cerveau et sont nécessaires pour garder la BHE intacte.

Les poissons-zèbres sont devenus récemment un modèle animal populaire pour étudier la BHE dans un organisme vivant. Ils possèdent beaucoup des mêmes caractéristiques biologiques que d'autres espèces, ce qui aide les scientifiques à comprendre comment fonctionne la BHE. Cependant, les chercheurs essaient toujours de déterminer si les Cellules gliales, qui sont similaires aux astrocytes chez les poissons-zèbres, jouent le même rôle dans le maintien de la BHE.

Fait intéressant, bien que les poissons-zèbres aient des cellules gliales qui expriment des gènes similaires aux astrocytes des mammifères, leurs fonctions spécifiques et la façon dont elles interagissent avec les vaisseaux sanguins ne sont pas encore complètement comprises. Des études suggèrent que ces cellules peuvent se connecter aux vaisseaux sanguins dès une semaine après l'éclosion, mais comment leurs interactions se développent et si elles atteignent le même niveau de couverture que chez les mammifères adultes est encore flou.

Pour explorer cela, les scientifiques ont examiné comment les cellules gliales interagissent avec les vaisseaux sanguins tout au long du développement des poissons-zèbres. Ils ont marqué les cellules gliales avec différents marqueurs génétiques pour voir combien de ces cellules étaient en contact avec les vaisseaux sanguins. Ils ont constaté qu'au début du développement, il y avait peu de cellules gliales interagissant avec les vaisseaux sanguins. Cependant, à mesure que les poissons grandissaient, davantage de cellules gliales entraient en contact, et à l'âge adulte, ils ont observé des cellules gliales s'enroulant autour des vaisseaux sanguins, comme on le voit dans d'autres espèces.

Les chercheurs ont également créé une version plus courte d'un promoteur de gène, appelée glastini, qui permettait encore de marquer efficacement les cellules gliales. Ce promoteur plus court donne aux chercheurs plus de flexibilité pour travailler avec de plus grands gènes qui doivent être exprimés dans les cellules gliales.

Grâce à des techniques d'imagerie détaillées, les scientifiques ont pu observer comment les cellules gliales évoluaient au fil du temps par rapport aux vaisseaux sanguins. Dans les jeunes poissons-zèbres, les cellules gliales étaient moins stables et se déplaçaient beaucoup, s'étendant vers les vaisseaux sanguins sans toujours maintenir le contact. À mesure que les poissons mûrissaient, les cellules gliales devenaient plus stables et établissaient des connexions plus constantes avec les vaisseaux sanguins.

En utilisant diverses techniques d'imagerie, les chercheurs ont découvert que la couverture gliale des vaisseaux sanguins augmentait avec l'âge des poissons-zèbres. Au début, le pourcentage de couverture gliale n'était que d'environ 30%, mais à l'âge adulte, il a augmenté à près de 70%. C'est nettement inférieur à ce qu'on voit chez les mammifères, où la couverture gliale peut approcher les 100% à un stade de développement similaire.

De plus, les scientifiques ont examiné la structure des cellules gliales avec des techniques d'imagerie haute résolution. Ces analyses ont confirmé les motifs observés dans leurs images fluorescentes, montrant que la couverture gliale augmentait avec le temps et était cohérente avec leurs découvertes antérieures.

Les différences observées chez les poissons-zèbres par rapport aux mammifères suggèrent qu'il pourrait y avoir des caractéristiques uniques dans la façon dont les cellules gliales se développent et interagissent avec les vaisseaux sanguins. Par exemple, les cellules gliales des poissons-zèbres expriment différemment une protéine canal à eau, l'Aquaporine-4, par rapport aux mammifères. Chez les mammifères, cette protéine se trouve principalement aux extrémités des cellules gliales entourant les vaisseaux sanguins, tandis que chez les poissons-zèbres, elle est distribuée dans toute la cellule gliale. Cela pourrait indiquer que les cellules gliales des poissons-zèbres ne sont pas encore complètement mûries comme leurs homologues mammifères.

Le fait que les poissons-zèbres aient moins de couverture gliale de leurs vaisseaux sanguins pourrait signifier qu'ils utilisent des mécanismes différents pour éliminer les déchets de leur cerveau comparé aux mammifères. De plus, puisque le cerveau adulte du poisson-zèbre est beaucoup plus petit que celui d'une souris, il pourrait ne pas nécessiter de systèmes aussi avancés pour l'élimination des déchets.

Un aspect intrigant de cette recherche est de savoir si l'état moins mature de la couverture gliale chez les poissons-zèbres offre des avantages. Les poissons-zèbres sont connus pour leur capacité à régénérer divers tissus, y compris des parties de leur cerveau. Certains scientifiques pensent que le fait d'avoir une couverture gliale moins complète pourrait permettre une plus grande flexibilité ou un meilleur accès à des substances qui aident à la régénération des tissus.

Les découvertes soulèvent des questions sur la relation entre la façon dont les organismes gèrent la couverture gliale et leur capacité à régénérer des tissus. Par exemple, les souris nouveau-nées peuvent récupérer d'une blessure cérébrale mais perdent cette capacité à mesure que leur couverture gliale devient complète. Il se pourrait qu'un état plus immature des interactions gliales permette une meilleure récupération et croissance.

Pour approfondir le sujet, les chercheurs envisagent des études comparant les poissons-zèbres à d'autres créatures connues pour leurs capacités régénératrices, comme les salamandres. L'étude de la façon dont ces interactions gliales diffèrent entre les espèces pourrait éclairer le rôle de la couverture gliale dans la régénération et la santé cérébrale.

En résumé, cette recherche illustre comment les poissons-zèbres servent de modèle efficace pour étudier la BHE et ses interactions avec les cellules gliales. L'augmentation des connaissances sur les interactions gliales-vasculaires chez les poissons-zèbres nous aide à mieux comprendre comment ces systèmes fonctionnent et leurs implications potentielles pour la santé cérébrale et la régénération des tissus. Les outils développés pour analyser ces interactions, comme le promoteur glastini et les techniques d'imagerie sur mesure, peuvent être utilisés pour de futures études non seulement chez les poissons-zèbres mais aussi potentiellement chez d'autres animaux et conditions pathologiques. Ce travail en cours pourrait révéler de nouvelles perspectives sur le fonctionnement et la récupération du cerveau après des blessures, dans l'espoir de traduire ces découvertes en avancées médicales pour la santé humaine.