I nostri cervelli sono fatti di miliardi di neuroni incredibilmente diversi tra di loro. Appaiono nel cervello in corso di sviluppo quando le cellule staminali smettono di autoreplicarsi e iniziano a differenziarsi in un tipo specifico di neurone. Questo processo, chiamato neurogenesi, è regolato molto precisamente per dar vita a una struttura estremamente complessa che è il nostro cervello.

Per capire meglio lo sviluppo, Pierre Vanderhaeghen, M.D., Ph.D. (VIB-KU Leuven, ULB) e i suoi colleghi hanno esaminato i mitocondri, piccoli organelli che provvedono all’apporto energetico in ogni cellula incluse le cellule del sistema nervoso. I loro risultati sono stati pubblicati su Science.

“Le patologie che derivano da difetti dei mitocondri portano a problemi di sviluppo in diversi organi, in particolare nel cervello” spiega il dott. Vanderhaeghen, specialista in cellule staminali e sviluppo neurobiologico. “Abbiamo sempre pensato che questo fosse dovuto alla funzione cruciale dei mitocondri perché forniscono energia alla cellula, ma questa è solo una parte della storia: il nostro lavoro recente sulle cellule staminali suggerisce che i mitocondri hanno una influenza diretta sullo sviluppo dell’organo.”

Insieme al mio team abbiamo verificato come il rimodellamento dei mitocondri possa essere accoppiato con il destino delle cellule neuronali durante lo sviluppo. “I mitocondri sono organelli altamente dinamici, possono fondersi o possono scindersi e sappiamo che queste dinamiche sono associate con il destino della cellula a partire dalle cellule staminali” conferma il dott. Vanderhaeghen.

Ryohei Iwata, un ricercatore del gruppo, ha sviluppato un metodo che consente di guardare i mitocondri in azione durante la neurogenesi e ha trovato che subito dopo la divisione delle cellule staminali, i mitocondri presenti nelle cellule figlie destinate a autoreplicarsi si fondono mentre i mitocondri delle cellule figlie destinate a differenziarsi si scindono.

Ma questa non è una coincidenza. I ricercatori sono stati infatti in grado di dimostrare che l’incremento di mitocondri in scissione promuove il differenziamento cellulare mentre i mitocondri in fusione dopo la mitosi reindirizzano le cellule all’autorinnovamento.

Quindi è la dinamica dei mitocondri che guida il destino cellulare.

“Abbiamo trovato che l’influenza dei mitocondri sul destino cellulare avviene in un tempo molto limitato subito dopo la divisione cellulare” conferma Pierre Casimir, uno studente Ph.D. del gruppo di ricerca. “Questa finestra temporale è però più lunga nella specie umana rispetto a quella murina.”

“Risultati precedenti avevano focalizzato l’attenzione sul destino cellulare prima della divisione delle cellule staminali neurali ma i nostri risultati dimostrano che questo meccanismo è prolungato dopo la divisione. Questa desta un interesse specifico nelle implicazioni legate alla ricerca della riprogrammazione cellulare quando i ricercatori cercano di convertire una cellula in una cellula neurale.”

“Visto che questo periodo di plasticità è più lungo nelle cellule umane è implicito pensare che questo meccanismo contribuisca all’autorinnovamento cellulare nei progenitori e che quindi sia legato alla complessità del cervello umano rispetto a altre specie in ragione delle capacità cognitive che la specie umana ha sviluppato.” Concludono i ricercatori belgi.

Fonte: https://vib.be/news/becoming-nerve-cell-timing-essence
DOI: 10.1126/science.aba9760