En fait, toutes les cellules d’un individu ont strictement le même ADN, et on s’appuie là-dessus pour en caractériser cet individu. C’est un peu léger. D’autant que dans chaque tissu des dizaines de types différents cohabitent, et pour chaque type une fonction biologique différente. Et l’est bien par les ARN qu’on peut en comprendre les subtilités du fonctionnement.
Le mois dernier, dans le cadre d’une autre contribution historique au projet d’atlas cellulaire, un réseau mondial de collaborateurs a publié une série d’articles dans des revues scientifiques documentant l’incroyable diversité cellulaire et la complexité du cerveau humain. Il ne s’agit pas d’un atlas complet car les scientifiques n’ont dressé le profil que d’échantillons de cellules de l’organe. Néanmoins, il propose la carte la plus détaillée du cerveau humain jamais réalisée.
Grâce à ces travaux, il est clair que le cerveau humain contient au moins 3 300 types distincts de neurones, chacun exprimant un ensemble différent de gènes, ce qui laisse entendre que les cellules pourraient remplir toute une gamme de fonctions légèrement différentes. Il s’avère qu’une grande partie de cette diversité se trouve dans les régions du cerveau les moins étudiées et les plus anciennes sur le plan de l’évolution.
Localiser et décrire la variété de cellules n’est que la première étape. Les scientifiques doivent ensuite déterminer quelles fonctions remplissent les cellules et comment elles s’articulent. Pour cette raison, Quake et d’autres s’efforcent d’assembler des cartes cellulaires de tout le corps humain pour créer un atlas complet des cellules humaines : une carte de référence holistique d’un être humain qui pourrait aider à distinguer les cellules spécifiques dans lesquelles les tissus ne provoquent pas de problèmes. diverses maladies. La première version de cet atlas devrait être publiée d’ici environ deux ans, selon des chercheurs familiers avec l’état des travaux.
Jusqu’à il y a quelques années, sur la base d’analyses de nos tissus au microscope, la plupart des chercheurs pensaient que les quelque 36 000 milliards de cellules d’un corps humain adulte pouvaient être classées en seulement quelques centaines de types distincts : trois types de cellules musculaires, épithéliales et fibroblastiques. cellules de la peau, divers types de neurones du système nerveux, cellules endothéliales tapissant les vaisseaux sanguins, etc. Mais les succès du projet Génome humain ont invité les chercheurs à examiner notre composition cellulaire plus en profondeur, au niveau génétique.
Les différences entre nos cellules ne proviennent pas de différences dans les gènes eux-mêmes : chaque cellule de votre corps contient une copie de votre ADN distinctif et des 20 000 gènes codant pour fabriquer les protéines. “Le génome est une liste de pièces”, a déclaré Quake. “Il n’y a aucun moyen de prédire quels types de cellules proviennent d’un génome donné.”
Pour distinguer un globule blanc d’une cellule musculaire au niveau moléculaire, les scientifiques doivent examiner l’ARN de la cellule. Les transcrits d’ARN copiés à partir de séquences d’ADN transmettent les instructions de construction des protéines au ribosome, le centre de construction des protéines de la cellule. Par conséquent, les transcrits d’ARN contiennent des informations sur les gènes actifs et exprimés dans une cellule particulière.
Grâce aux progrès de la protéomnique, les atlas cellulaires ont commencé à affluer. Les scientifiques ont commencé par examiner l’expression des gènes dans des cellules individuelles provenant d’organismes modèles comme les mouches des fruits et les souris. Depuis, ils sont passés aux humains. Au cours de la dernière année, des cartes des vaisseaux sanguins , des tumeurs , du placenta, des reins et de l’intestin , entre autres tissus, ont été publiées dans des revues de premier plan. Beaucoup de ces atlas ont non seulement examiné l’identité des cellules, mais ont également cartographié précisément l’emplacement de ces cellules dans les tissus – une information essentielle pour comprendre quelles cellules pourraient être impliquées dans la maladie.
Les chercheurs ont découvert que des régions cérébrales plus nouvelles sur le plan de l’évolution contiennent moins de types de cellules, mais que celles qui sont présentes sont tout à fait uniques.
“Nous pensons qu’il n’y a probablement pas beaucoup plus de types de cellules dans le cerveau humain que dans le cerveau de la souris”, a déclaré Hongkui Zeng , directeur de l’Allen Institute for Brain Science, qui a dirigé l’atlas des cellules cérébrales de la souris. Les chercheurs ont déjà comparé les ensembles de données de l’atlas cérébral des deux espèces, et sur la base de ce qu’elle a vu, Zeng estime qu’il y a « probablement entre 5 000 et 10 000 » types de cellules dans le cerveau humain.
Comme dans le cerveau humain, les régions les plus anciennes du cerveau de la souris, telles que l’hypothalamus et l’amygdale, contiennent l’essentiel de sa diversité cellulaire. Cependant, ces différents types de cellules sont étroitement liés les uns aux autres et présentent relativement peu de différences. En revanche, les régions cérébrales les plus évolutives, telles que le cervelet et le thalamus, contiennent globalement moins de types de cellules. Mais leurs types de cellules sont très distincts les uns des autres et chaque région du cerveau contient des types de cellules qui lui sont propres.
À terme, les chercheurs prévoient d’utiliser les détails cellulaires de ces nouvelles cartes cérébrales comme guides pour améliorer le traitement des troubles neurologiques. “L’une des choses qui, à mon avis, est essentielle dans la réalisation de ces atlas est qu’ils fournissent une base de référence ou une référence pour comprendre comment les choses évoluent dans le contexte de la maladie”, a déclaré Hodge.
Par exemple, malgré des décennies de recherche, les scientifiques ne savent toujours pas vraiment ce qui cause la maladie d’Alzheimer . Il est possible que notre compréhension de ce trouble soit freinée par une carte trop simpliste de la composition du cerveau. La spécificité d’un atlas cellulaire pourrait rendre la recherche et les médicaments plus précis et plus efficaces.