L'hypothalamus est l'une des régions cérébrales les plus complexes du système nerveux central, et ses neurones sont très diversifiés et contrôlent l'homéostasie du corps des mammifères en régulant les comportements nerveux autonomes, endocriniens et instinctifs. L'hypothalamus assure non seulement la survie individuelle en régulant l'alimentation individuelle, l'eau potable, la température corporelle, le sommeil, la pression osmotique et le rythme circadien, mais contrôle également l'initiation de la puberté et la capacité de reproduction sexuelle pour assurer la reproduction de la population. Bien que nous ayons une connaissance approfondie de la façon dont l'hypothalamus régule l'alimentation, le sommeil et la température corporelle, le mécanisme impliqué dans la régulation de l'initiation de la puberté reste inconnu, qui est répertorié comme l'un des 125 défis scientifiques les plus pointus par la Science.
L'équipe de Wu Qingfeng de l'Institut de biologie génétique et du développement de l'Académie chinoise des sciences et son équipe de l'École des sciences de la vie de l'Université Tsinghua ont publié un article de recherche intitulé : Le déploiement hiérarchique de Tbx3 dicte l'identité des neurones hypothalamiques KNDy pour contrôler la puberté début en ligne dans la revue Science Advances.
Tout en révélant le mécanisme d'initiation de la puberté chez les mammifères du point de vue de la programmation du développement, cette étude a également proposé un nouveau paradigme que les facteurs de transcription régulant l'ogenèse de la lignée neuronale, qui a une signification de référence importante pour les études théoriques ultérieures.
Des études génétiques antérieures ont montré que des mutations du facteur de transcription TBX3 peuvent provoquer le syndrome ulnaire-mammaire (UMS), caractérisé par des défauts de développement mammaire et un développement anormal des os de la main et de l'avant-bras, mais le plus remarquable est l'apparition retardée sévère de la puberté chez les patients UMS.
Dans le travail de l'équipe de Wu Qingfeng, les chercheurs ont découvert que Tbx3 définit une sous-lignée de l'hypothalamus et régule positivement le processus d'établissement et de maintien du destin neuronal en tant que sous-séquence de détermination du destin.
Au niveau animal, les défauts du gène Tbx3 ont considérablement retardé la puberté, perturbé les cycles pileux féminins, l'ovulation ovarienne et l'infertilité, et Tbx3 joue un rôle important dans l'établissement et le maintien du sort des neurones hypothalamiques KNDy (neurones clés qui régulent l'initiation de la puberté). Au niveau moléculaire, les deux équipes ont découvert que Tbx3 régule la transcription des gènes par séparation de phases pour induire l'expression des neuropeptides. Notamment, aucun des multiples mutants TBX3 qui causent l'UMS chez l'homme n'a subi une séparation de phase efficace, et ils ont également perdu de manière significative la capacité de réguler l'expression des neuropeptides, laissant les patients présentant des symptômes d'initiation retardée de la puberté.
Dans les études théoriques sur l'établissement de la lignée hypothalamique et la neurogenèse, en comparant deux bases de données de transcriptome unicellulaire, la manipulation basée sur le traçage de la lignée et la manipulation génique, la découverte que les déterminants du destin ne peuvent pas seulement se produire de manière classique dépendante de la lignée, le destin neuronal peut également être régulées de deux manières indépendantes de la lignée. Elles ont été nommées individuellement rétention intra-lignée (rétention intra-lignée, ILR) et interaction inter-lignée (interaction inter-lignée, ILI). Les deux approches peuvent également être accompagnées d'une compensation indépendante de la lignée (lignage- compensation indépendante, LIC), ensemble, ils déterminent le sort des neurones du cerveau au cours du développement de la maladie.
Figure : Aperçu de l'étude.a. Mécanismes de détermination du devenir dépendants et indépendants de la lignée (ILR, rétention intra-lignée ; LIC, compensation indépendante de la lignée ; ILI, interaction inter-lignée), b. Principales avancées réalisées aux niveaux moléculaire, cellulaire et animal (TF, facteur de transcription ; UMS, syndrome du cubitus mammaire)
Les examinateurs ont convenu au cours du processus d'examen que l'étude était "très intéressante, approfondie, incorporant de nouvelles ressources de données et de nouveaux concepts scientifiques, complétée par une qualité et des normes très élevées, et est susceptible d'avoir des implications importantes pour le domaine du développement hypothalamique".
En conclusion, cette étude a pris la recherche génétique humaine comme point d'entrée pour révéler le processus par lequel la séquence Tbx3 régule le sort des neurones hypothalamiques KNDy, puis incite à l'initiation de la puberté, offrant une nouvelle perspective sur les mécanismes de programmation développementale de l'initiation de la puberté. Les modulateurs du destin hypothalamique sont des éléments régulateurs importants qui déterminent le développement du destin neuronal, et le réseau complexe de régulation multiple qui les sous-tend mérite encore d'être exploré.