Le poisson-zèbre pourrait nous en dire plus sur les mystères de la moelle épinière et son influence sur le corps humain

Une équipe de recherche de l’Université d’Ottawa estime que le poisson-zèbre, qui apprivoise les nouveaux mouvements à la manière des bébés après leur naissance, pourrait nous aider à mieux comprendre le développement de notre système nerveux.

Pour en savoir plus sur la façon dont notre système nerveux nous permet de bouger et d’assimiler de nouveaux mouvements (comme la marche et la nage), l’équipe de recherche s’est penchée sur celui des poissons-zèbres. Elle a ensuite produit des modèles de leurs circuits spinaux en développement pour mieux comprendre, à l’aide de tests, leur rôle dans le mouvement. Son étude théorique, « Modelling spinal locomotor circuits for movements in developing zebrafish », a récemment été publiée dans la revue scientifique eLife.

Pour plus de détails au sujet de l’étude, nous avons discuté avec l’auteur principal, Tuan Bui, professeur agrégé au Département de biologie, responsable du Laboratoire des circuits moteurs neuronaux, membre de l’Institut de recherche sur le cerveau de l’Université d’Ottawa.

Pourriez-vous nous parler de cette étude?

« Pour mieux traiter les troubles de la motricité dus aux blessures et aux maladies du système nerveux, il nous faut comprendre de quelle façon notre moelle épinière contrôle nos mouvements. Les poissons-zèbres ont de nombreux neurones spinaux en commun avec les mammifères, et c’est pourquoi nous les avons étudiés. Ces poissons d’eau douce sont des organismes modèles très utilisés en recherche biomédicale.

De récentes études ont détaillé la nage des jeunes poissons-zèbres, de même que les neurones spinaux qui interviennent à différents stades de leur développement. Nous nous sommes donc demandé quels changements se produisent dans leur moelle épinière pour les aider à graduellement perfectionner leurs mouvements. »

À quoi sert la moelle épinière?

« La moelle épinière est une structure filiforme et tubulaire qui descend du tronc cérébral jusqu’au bas de la colonne vertébrale. Elle abrite plusieurs populations de cellules nerveuses, ou neurones, qui aident à contrôler et à coordonner les muscles du corps et les mouvements. On ne saisit pas encore pleinement le rôle de chaque neurone spinal ni la façon dont ceux-ci communiquent entre eux et avec les muscles pour générer ces mouvements.

De nouveaux neurones se forment très tôt dans la moelle épinière, et de nouvelles connexions se créent entre les neurones spinaux à mesure que le corps se développe. Chez les jeunes animaux (y compris chez les êtres humains), ces activités coïncident avec l’acquisition de nouveaux mouvements plus agiles. Pour comprendre le contrôle qu’exerce la moelle épinière sur notre corps, une des approches consiste à étudier le rôle de ces nouveaux neurones et de ces connexions dans l’évolution du mouvement. » 

Qu’a découvert votre équipe?

« Nous avons construit des modèles théoriques de la moelle épinière à différents stades du développement. Nos simulations ont démontré que chez les poissons-zèbres, l’ajout de nouveaux neurones bien précis à la moelle épinière et de nouvelles connexions neuronales peuvent entraîner de nouveaux mouvements ondulatoires. Ces ajouts permettent également à la moelle épinière d’en contrôler la cadence et la durée. 

Nous avons aussi repéré des types d’activités neuronales qui se répètent dans différents mouvements. Par exemple, pour agiter la queue de gauche à droite en alternance, les neurones d’un côté de la moelle épinière stimulent ceux de l’autre côté afin de modifier la direction du mouvement. Leur activation est coordonnée à la perfection des deux côtés du corps afin que chacun ait le temps de compléter la manœuvre. Ces phénomènes pourraient aussi se manifester dans la marche, la nage et autres activités locomotrices des humains. »

Pourquoi ces découvertes sont-elles importantes?

« Nos modèles permettront de définir les fonctions de différents neurones spinaux qui interviennent lorsqu’on bouge. En comprenant mieux comment fonctionne la moelle épinière, nous serons davantage à même de savoir quels neurones cibler pour restaurer divers mouvements. Pour que les résultats de notre étude puissent bénéficier aux personnes qui éprouvent des problèmes de motricité à la suite d’une blessure ou d’une maladie, il faudra également mettre au point de meilleures méthodes de réparation ou de réactivation du système nerveux. »

L’étude a été principalement rédigée par Yann Roussel, étudiant aux cycles supérieurs de l’Université d’Ottawa; il a été appuyé dans ce projet par Stéphanie Gaudreau, doctorante, et Emily Kacer, étudiante au premier cycle. Une chercheuse à la Faculté de médecine de l’Université de Washington, Mohini Sengupta, a aussi pris part au projet de recherche.