Malformations Du Néocortex Humain En Développement - Leur Base De Cellules Progénitrices Et leurs Systèmes Modèle Expérimentaux

Aperçu: G.M.

Les malformations du néocortex humain en cours de développement constituent un groupe hétérogène de troubles complexes, entraînant des pathologies telles que la déficience intellectuelle et des conditions neurologiques / psychiatriques anormales telles que l'épilepsie ou l'autisme. Les avancées en matière de séquençage génomique et de génie génétique ont permis des avancées majeures sur le terrain, révélant la base moléculaire de plusieurs de ces malformations. 

Ici, nous nous concentrons sur les malformations du néocortex humain, notamment la microcéphalie et la macrocéphalie, où une base sous-jacente a été établie au niveau des cellules souches neurales / progénitrices (NPC) à partir desquelles des neurones sont dérivés directement ou indirectement. Un accent particulier est mis sur la biologie cellulaire des NPC et les marqueurs NPC. 

Le deuxième axe de cette revue concerne les systèmes de modèles expérimentaux utilisés pour disséquer les mécanismes sous-jacents des malformations du néocortex humain dans le développement cellulaire et moléculaire. Le système modèle le plus couramment utilisé a été la souris génétiquement modifiée. Cependant, bien que les caractéristiques fondamentales du développement néocortical soient conservées chez les diverses espèces de mammifères, il existe des différences importantes entre la souris et l'homme. Celles-ci correspondent à l'abondance de types de NPC spécifiques et / ou à leur capacité de prolifération, comme dans le cas de la glie radiale basale. Ces différences limitent la capacité des modèles murins à récapituler complètement les phénotypes de malformations du néocortex humain. 

Pour cette raison, d'autres systèmes modèles expérimentaux, notamment les furets, les primates non humains et les organoïdes cérébraux, ont récemment émergé en tant que solutions de remplacement et se sont révélés d'une pertinence croissante. 

Il est donc important d’examiner les avantages et les limites de chacun de ces systèmes modèles pour l’étude des malformations du néocortex humain en cours de développement.

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Front Cell Neurosci. 2019 Jul 9;13:305. doi: 10.3389/fncel.2019.00305. eCollection 2019.

Malformations of Human Neocortex in Development - Their Progenitor Cell Basis and Experimental Model Systems

Pinson A¹, Namba T¹, Huttner WB¹.

Author information

1

Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Dresden, Germany.

Abstract

Malformations of the human neocortex in development constitute a heterogeneous group of complex disorders, resulting in pathologies such as intellectual disability and abnormal neurological/psychiatric conditions such as epilepsy or autism. Advances in genomic sequencing and genetic techniques have allowed major breakthroughs in the field, revealing the molecular basis of several of these malformations. Here, we focus on those malformations of the human neocortex, notably microcephaly, and macrocephaly, where an underlying basis has been established at the level of the neural stem/progenitor cells (NPCs) from which neurons are directly or indirectly derived. Particular emphasis is placed on NPC cell biology and NPC markers. A second focus of this review is on experimental model systems used to dissect the underlying mechanisms of malformations of the human neocortex in development at the cellular and molecular level. The most commonly used model system have been genetically modified mice. However, although basic features of neocortical development are conserved across the various mammalian species, some important differences between mouse and human exist. These pertain to the abundance of specific NPC types and/or their proliferative capacity, as exemplified in the case of basal radial glia. These differences limit the ability of mouse models to fully recapitulate the phenotypes of malformations of the human neocortex. For this reason, additional experimental model systems, notably the ferret, non-human primates and cerebral organoids, have recently emerged as alternatives and shown to be of increasing relevance. It is therefore important to consider the benefits and limitations of each of these model systems for studying malformations of the human neocortex in development.

KEYWORDS:

development; malformations; model systems; neocortex; progenitors

PMID:31338027

PMCID:PMC6629864

DOI:10.3389/fncel.2019.00305