Le système nerveux sympathique est apparu chez les premiers vertébrés

Dans une étude révolutionnaire, une équipe de scientifiques a mis au jour une révélation remarquable concernant les origines du système nerveux sympathique - le moteur clé de la réponse combat-fuite chez les vertébrés. Traditionnellement, ce système complexe était considéré comme une caractéristique exclusive des vertébrés munis de mâchoires. Cependant, les dernières découvertes publiées dans Nature suggèrent que les fondements des blocs de construction et des régulateurs du développement du système nerveux sympathique étaient déjà présents chez l'un des plus anciens vertébrés connus - la lamproie sans mâchoire.

Cette découverte, dirigée par Edens et ses collaborateurs, représente une étape majeure dans notre compréhension de l'histoire évolutive du système nerveux des vertébrés. Grâce à l'utilisation de techniques avancées telles que la réaction en chaîne d'hybridation in situ, les chercheurs ont pu cartographier avec précision l'expression de facteurs de transcription clés et des gènes fonctionnels caractéristiques des neurones sympathiques à travers différentes espèces de vertébrés, des lamproies de mer aux mammifères.

La lamproie, un poisson sans mâchoire considéré comme un fossile vivant, a été retrouvée pour posséder la même empreinte moléculaire et développementale caractéristique présente dans les neurones noradrénergiques sympathiques d'autres vertébrés. Cela inclut la co-expression de gènes codant des facteurs de transcription critiques tels que Ascl1, Phox2 et Hand, ainsi que des enzymes impliquées dans la synthèse du neurotransmetteur noradrénaline.

De manière remarquable, les chercheurs ont également identifié la population migratrice de cellules neurales crâniennes dérivées qui donnent naissance aux neurones sympathiques chez les lamproies, retracant leur origine au tube neural et leur différenciation subséquente en un cordon nerveux entre l'intestin et le notochord. Une analyse plus approfondie a révélé un profil d'expression de gènes dans ces cellules qui est étonnamment similaire au modèle observé chez les neurones sympathiques de souris.

L'un des aspects intrigants de cette découverte est le contraste frappant dans le calendrier de maturation des neurones sympathiques entre les lamproies et leurs homologues vertébrés munis de mâchoires. Alors que la différenciation noradrénergique et neuronale initiale se produit rapidement et en parallèle chez les souris et les oiseaux, le processus est étonnamment lent et asynchrone chez les lamproies, présentant des similitudes avec le développement retardé des ganglions sympathiques chez le poisson zèbre.

Cette conservation évolutive de processus de développement clés offre des opportunités passionnantes pour des études plus poussées, en particulier dans le contexte du neuroblastome, un type de tumeur qui se développe à partir des neurones sympathiques. Le poisson zèbre, avec son système modèle accessible, pourrait fournir des informations précieuses sur les mécanismes sous-jacents et pourrait éventuellement ouvrir la voie au développement de nouvelles thérapies anticancéreuses.

En outre, les conclusions d'Edens et ses collaborateurs suggèrent une diversification remarquable des populations de neurones sympathiques chez les espèces vertébrées, avec la découverte d'une population de neurones de lamproie comparable à une sous-population noradrénergique abondante chez les souris, connue sous le nom de population NA3. Cette population est associée à la régulation du diamètre et de la résistance des vaisseaux sanguins, mettant en évidence le rôle crucial du système nerveux sympathique dans la thermorégulation et d'autres fonctions physiologiques.

Alors que la communauté scientifique s'efforce de comprendre les implications de cette découverte révolutionnaire, de nombreuses questions restent sans réponse. Par exemple, les cibles anatomiques précises et les rôles fonctionnels des neurones sympathiques chez les lamproies doivent encore être déterminés. De plus, la régulation de l'acquisition tardive des caractéristiques neuronales et de l'activité proliférative dans les cellules neurales crâniennes dérivées mérite une enquête plus approfondie.

Cette étude non seulement révise notre compréhension de l'origine évolutive du système nerveux autonome vertébré, mais ouvre également de nouvelles voies pour l'exploration des mécanismes fondamentaux qui façonnent le développement et l'organisation du circuit sympathique à travers l'arbre phylogénétique. Les informations tirées de cette recherche peuvent également éclairer la manière dont le système nerveux sympathique pourrait s'adapter pour faire face aux défis de la climatologie changeante à l'avenir.

Source: <https://www.nature.com/articles/d41586-024-01017-4>

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