Un premier cri vital

Des chercheurs du CNRS ont identifié un gène qui interviendrait dans la respiration. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une meilleure compréhension des troubles respiratoires et peut-être aux développements de traitements.

Les parents attendent, fébriles. Le bébé est né et pousse son premier cri. Signe que ses poumons fonctionnent correctement et que l'enfant respire. Si les actions d'inspirer et expirer paraissent naturelles, le changement est brutal au nouveau-né qui passe de la vie intra-utérine à l'autonomie aérienne. Jusqu'à présent, le fœtus s'était développé dans un milieu liquide. Le cordon ombilical constituait sa seule source d'oxygène tandis que les fonctions pulmonaires étaient pratiquement absentes. Au cours de travaux sur le gène tea-shirt 3 (Tshz3), des chercheurs de l'Institut de biologie du développement de Marseille Luminy (IBDML) ont mis en évidence l'implication de ce gène dans le premier souffle du nouveau-né. « Nous avions généré des souris, chez lesquelles nous avions inactivé ce gène. Puis, nous avons commencé à observer des défauts », dévoile Laurent Fasano, responsable des recherches au sein de ce laboratoire du CNRS. De premières observations ont fait l'objet de publications sur le rôle de ce gène pour la formation des muscles lisses dans l'uretère. « En son absence, il n'y a pas de transport de l'urine du rein vers la vessie. Nous travaillons actuellement pour essayer de comprendre les mécanismes qui sont dérégulés », indique-t-il.

C'est en poursuivant leurs observations sur les souris mutantes que les chercheurs ont constaté que « les souris semblaient incapables de respirer à la naissance. » Ils ont alors contrôlé si les organes impliqués dans le mécanisme de respiration étaient absents ou présentaient des défauts. Les conclusions font état de poumons normaux, d'un diaphragme fonctionnel, etc. chez les souris mutantes. « Petit à petit, nous avons éliminé les différentes hypothèses concernant les organes. Nous sommes ainsi remontés jusqu'au système nerveux central, confie Laurent Fasano. Nous devions faire des recherches fonctionnelles. » Son équipe s'est alors rapprochée du Centre de recherche en neurobiologie - neurophysiologie de Marseille et du Laboratoire de neurobiologie et développement, des entités du CNRS et de différentes universités.

Un rôle dans l'activation de "neurones de la respiration"

L'équipe, impliquant alors une dizaine de chercheurs, a découvert que le gène Tshz3 s'exprime dans une région du système nerveux central impliquée dans le contrôle de la respiration. En effet, plusieurs circuits de neurones, situés dans deux régions du cerveau postérieur, sont identifiés dans la littérature scientifique pour leur rôle dans la respiration néonatale chez les mammifères. Les deux régions sont nommées : complexe pré-Bötzinger et groupe para-facial respiratoire. « Ces neurones sont à l'origine d'une activité pacemaker, c'est-à-dire un rythme au niveau du tronc cérébral à l'origine de mouvements respiratoires automatiques et qui prépare les nouveaux-nés à la naissance », indique le CNRS. Les travaux des chercheurs mettent en évidence la présence d'une protéine appelée TSHZ3 dans le groupe para-facial respiratoire. Elle jouerait un rôle majeur dans l'activité des neurones dans cette région. « Chez notre souris mutante, ces neurones sont présents mais inactifs. C'est une information importante. En effet, dans un certain nombre de modèles de souris, le système respiratoire est défectueux car les neurones sont absents. Ces modèles permettent de comprendre comment ces neurones naissent et leur place dans le système nerveux central. Notre modèle permet d'analyser le fonctionnement de ces neurones », se félicite Laurent Fasano. Il identifie ainsi « un point d'entrée pour peut-être comprendre comment ces neurones acquièrent une activité rythmique qui prépare à la respiration à la naissance ».

D'autres perspectives s'ouvrent à l'équipe de l'IBDML. Les chercheurs pourraient se rapprocher de cliniciens. « Nous pourrions voir si dans le cas de pathologies respiratoires, les patients présentent des défauts dans la région chromosomique du gène Tshz3 », indique Laurent Fasano. Ces travaux pourraient à long terme permettre de déterminer si ce gène intervient dans les troubles de la respiration chez l'homme comme l'apnée du sommeil ou dans la mort subite du nourrisson. En France, environ 250 personnes ont été identifiées comme porteuses du syndrome d'apnée du sommeil, selon la Société française de recherche et médecine du sommeil. Aujourd'hui, les principales solutions proposées sont des dispositifs mécaniques comme la pression positive continue et l'orthèse d'avancée mandibulaire. Les apnées du sommeil « consistent en une obstruction du pharynx empêchant le passage de l'air. Cette obstruction provoque un arrêt de la respiration qui ne peut recommencer qu'à la faveur de micro-éveils très fréquents : plusieurs dizaines, parfois des centaines d'apnées sont observées dans une même nuit », selon l'Institut national du sommeil et de la vigilance. Elles seraient associées à des troubles. Ainsi, « le risque d'accident vasculaire cérébral est augmenté de 2 à 3 fois », selon l'INSV. L'identification d'un gène et d'une protéine qui pourraient être impliqués dans les troubles du sommeil ouvre peut-être la voie à de nouveaux traitements et permettraient également de réduire les risques associés.

Bibliographie : Teashirt 3 regulates development of neurons involved in both repiratory rhythm and air flow control, X. Caubit, M. Thoby-Brisson, N. Voituron, P. Filippi, M. Bévengut, H. Faralli, S. Zanella, G. Fortin, G. Hilaire, and L. Fasano. The Journal of Neuroscience, 14 juillet 2010.

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