Les circuits nerveux de notre intestin : décoder la symphonie de leur émergence dans l’embryon
Le réseau de neurones présent dans la paroi de notre intestin contrôle de nombreuses fonctions digestives et participe au dialogue entre l’intestin, le microbiote et le cerveau. Mais comment ces circuits complexes se forment-ils au cours du développement embryonnaire ? Dans une étude publiée dans la revue PNAS, des scientifiques utilisent l’embryon de poulet pour révéler les mécanismes cellulaires et moléculaires qui guident leur mise en place, et montrent que les grandes étapes de ce développement sont conservées chez la souris et l’être humain. Ces résultats pourraient aider à mieux comprendre certaines maladies intestinales pédiatriques.
En résumé
- Des scientifiques ont suivi la formation des réseaux neuronaux de l’intestin chez l’embryon de poulet et identifié deux molécules, DSCAM et ISLR2, qui participent à l’organisation de leurs projections.
- La comparaison entre le poulet, la souris et l’être humain révèle une conservation des mécanismes de développement du système nerveux entérique entre les espèces.
- Ces résultats apportent de nouvelles pistes pour comprendre la maladie de Hirschsprung puisque des anomalies dans l’organisation des réseaux neuronaux pourraient contribuer aux troubles digestifs observés chez les patients.
Un réseau neuronal complexe au cœur de l’intestin
Souvent qualifié de « deuxième cerveau », le système nerveux présent dans la paroi de notre intestin, appelé système nerveux entérique, est constitué de millions de neurones organisés en réseaux au sein de la paroi intestinale. Il régule des fonctions essentielles telles que la motricité digestive, l’absorption des nutriments, la satiété et le maintien de la barrière intestinale.
Son rôle ne se limite cependant pas à la digestion. Il participe également à la modulation du microbiote intestinal et à la régulation de l’inflammation. Par ses interactions avec le système nerveux central, il pourrait aussi contribuer à influencer l’humeur, le stress et d’autres fonctions physiologiques encore mal comprises.
Malgré l’importance de ces fonctions, la manière dont les circuits nerveux entériques se forment au cours du développement embryonnaire et acquièrent leur diversité fonctionnelle reste encore largement méconnue.
Des dialogues moléculaires qui orientent les neurones
Pour étudier la construction de ces circuits, les scientifiques ont utilisé l’embryon de poulet comme modèle expérimental. Grâce à des techniques d’imagerie tridimensionnelle, ils ont suivi la croissance des axones, ces prolongements par lesquels les neurones transmettent leurs signaux. Ils ont ainsi pu observer comment ces axones s’orientent progressivement et se densifient pour former des réseaux complexes et organisés dans l’intestin en développement.
En parallèle, des analyses transcriptomiques ont permis d’identifier les programmes génétiques activés dans différentes populations de neurones au moment où celles-ci élaborent leurs projections. Ces analyses ont également révélé les dialogues moléculaires qui s’établissent entre les cellules au sein de l’intestin embryonnaire.
Les scientifiques se sont notamment intéressés à DSCAM et ISLR2, deux molécules impliquées dans ces communications. En modifiant leur activité dans des cultures d’intestin embryonnaire, ils ont montré qu’elles contribuent à guider les projections neuronales et à assurer la mise en place de l’organisation typique des réseaux entériques de façon stéréotypée.
Des mécanismes conservés du poulet à l’être humain
La comparaison de la dynamique de développement du système nerveux entérique chez le poulet, la souris et l’être humain révèle une importante conservation des mécanismes généraux de différenciation des neurones à travers les espèces. Le modèle aviaire permet ainsi d’étudier, au sein d’un embryon en développement, la fonction de gènes également impliqués dans la formation des circuits nerveux entériques humains.
Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour mieux comprendre certaines maladies pédiatriques provoquées par un développement anormal du système nerveux entérique, comme la maladie de Hirschsprung. Cette pathologie se caractérise par l’absence de neurones dans une partie de l’intestin, entraînant de graves troubles de la motricité digestive.
L’ablation chirurgicale du segment intestinal dépourvu de neurones ne suffit toutefois pas toujours à restaurer une motricité normale. Cette observation suggère que d’autres anomalies du développement, notamment une mauvaise organisation des projections neuronales dans les régions pourtant innervées, pourraient également contribuer aux symptômes. L’étude de la formation de ces réseaux devrait donc aider à mieux comprendre les mécanismes de la maladie et, à terme, à envisager de nouvelles approches thérapeutiques.
Figure : Reconstruction de la morphologie de neurones entériques et des trajectoires diversifiées de leurs axones en croissance dans la paroi du tube digestif embryonnaire, réalisée à partir d’images 3D en microscopie à feuille de lumière. Pour visualiser des neurones individuels, un vecteur codant pour la GFP a été introduit par électroporation dans des précurseurs des neurones entériques.
En savoir plus : M. André, R. Gury, M. Lepetit, F. Boismoreau, M. Bozon, J. Ganofsky, C. Heritier-Tellier, I. Plotton, R. Duclaux-Loras, N. Peretti, G. Marcy, V. Castellani, & J. Falk. Time-resolved morphological and transcriptomic characterization of early enteric neuron subtype emergence in chick, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (28) e2511442123, https://doi.org/10.1073/pnas.2511442123 (2026).
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Laboratoire
- Mécanismes en sciences intégratives du vivant - MéLiS (CNRS/Inserm/Université de Lyon 1)