Une origine développementale différente du noyau visuel principal des mammifères et des poissons téléostéens suggère une apparition indépendante au cours de l’évolution

24 septembre 2020
Dans une récente étude parue dans eLife, des chercheurs de Neuro-PSI, en collaboration avec la plateforme TEFOR Paris-Saclay et une équipe japonaise, se sont intéressés à la voie visuelle principale des poissons téléostéens, chez le poisson zèbre. Chez les mammifères, la voie visuelle thalamocorticale contient les projections du thalamus vers le cortex cérébral, deux structures appartenant au prosencéphale. La présence d’une voie similaire d’une structure appelée « noyau préglomérulaire » (PG) unique aux téléostéens et projetant à une région du pallium (équivalent du cortex cérébral) a été montrée chez certaines espèces de téléostéens, mais son histoire évolutive et développementale est encore peu connue.

Non-thalamic origin of zebrafish sensory nuclei implies convergent evolution of visual pathways in amniotes and teleosts. Solal Bloch, Hanako Hagio, Manon Thomas, Aurélie Heuzé, Jean-Michel Hermel, Elodie Lasserre, Ingrid Colin, Kimiko Saka, Pierre Affaticati, Arnim Jenett, Koichi Kawakami, Naoyuki Yamamoto, Kei Yamamoto.

Le cerveau des vertébrés se divise en trois régions : antérieure (prosencéphale), médiane (mésencéphale), et postérieure (rhombencéphale). Ces divisions s’observent de l’embryon à adulte. Ces trois régions sont également présentes chez tous les vertébrés et permettent de retracer l’histoire évolutive des structures cérébrales à travers leur développement. Dans une récente étude parue dans eLife, des chercheurs de Neuro-PSI, en collaboration avec la plateforme TEFOR Paris-Saclay et une équipe japonaise, se sont intéressés à la voie visuelle principale des poissons téléostéens, chez le poisson zèbre. Chez les mammifères, la voie visuelle thalamocorticale contient les projections du thalamus vers le cortex cérébral, deux structures appartenant au prosencéphale. La présence d’une voie similaire d’une structure appelée « noyau préglomérulaire » (PG) unique aux téléostéens et projetant à une région du pallium (équivalent du cortex cérébral) a été montrée chez certaines espèces de téléostéens, mais son histoire évolutive et développementale est peu connue.

Après avoir confirmé la présence de cette voie chez le poisson zèbre, les chercheurs ont suivi le devenir de cette structure à différents stades du développement. Ils ont démontré que la majorité des cellules du PG proviennent du mésencéphale, contrairement au thalamus, et que la projection visuelle se développe progressivement jusqu’à un stade tardif. Le PG a ainsi une origine développementale inattendue et différente de celle du thalamus des mammifères. Ceci suggère fortement que le thalamus et le PG sont apparus indépendamment au cours de l’évolution. Cela souligne que la diversité de l’organisation cérébrale chez les vertébrés résulte de convergences évolutives, c’est-à-dire de l’apparition indépendante de structures aux fonctions similaires.

Légende figure :

A, Reconstruction en 3D d’un cerveau de poisson zèbre adulte en vue latérale. Une lignée transgénique exprime un marqueur fluorescent (GFP) dans le PG et permet de suivre les fibres (f) projetant au pallium dorsal (Pal). Orientation: a, antérieur; d, dorsal; p, postérieur; v, ventral, barre d’échelle 500 μm.

B, Coupe transversale du PG d’un cerveau d’un poisson double transgénique. La majorité des cellules projetant au pallium (GFP en vert) proviennent du cerveau médian (cellules exprimant mCherry en rose). En insert un exemple de cellule exprimant GFP et mCherry. Orientation. En bas à droite schéma d’un demi cerveau montrant le niveau de coupe et le PG (flèche). Barre d’échelle, 30 μm.

C et D, Schémas de cerveaux de téléostéens (C) et d’amniotes (D) en vue latérale. Les deux structures ont une connectivité et des fonctions similaires (relais sensoriel), mais ont évolué indépendamment à partir de territoires embryonnaires distincts.

Article paru dans la revue Elife. Voir Pubmed