Le développement des interneurones est désorganisé dans les cerveaux prématurés avec lésion diffuse de la matière blanche: observations chez la souris et chez l'homme

Aperçu: G.M.

Une lésion cérébrale prématurée, survenant chez environ 30% des nourrissons nés moins de 32 semaines d'âge gestationnel, est associée à un risque accru de troubles du développement neurologique, tels que le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) et le trouble de déficit d'attention avec hyperactivité (TDAH). Le mécanisme de lésion de la matière grise chez les enfants nés avant terme n'est pas clair et est probablement multifactoriel. Cependant, l'inflammation, facteur prédictif de mauvais résultats chez le nouveau-né prématuré, a été associée à une perturbation de la maturation des interneurones dans un certain nombre de modèles animaux. Les interneurones jouent un rôle important dans la régulation du développement cérébral normal et des perturbations dans le développement des interneurones, dont les effets en aval sont impliqués dans l'étiologie des troubles neurodéveloppementaux. 

Ici, nous utilisons le tissu post mortem de prématurés humains avec ou sans lésion diffuse de la substance blanche (WMI; plage de PMA: 23 + 2 à 28 + 1 pour le groupe non WMI, 26 + 6 à 30 + 0 pour le groupe WMI, p = 0,002 ) et un modèle de lésion de substance blanche diffuse prématurée induite par une inflammation (ip IL-1β, bd, 10 µg / kg / injection chez des souris mâles CD1 de P1-5). 

Les données chez les nouveau-nés prématurés humains montrent des déficits dans le nombre d'interneurones dans le cortex et un retard de croissance des arbres neuronaux à ce stade précoce de développement. Chez la souris, une réduction significative du nombre d'interneurones positifs pour la parvalbumine a été observée à partir du jour postnatal (P) 10. Cette diminution du nombre de neurones de la parvalbumine a été en grande partie corrigée par P40, bien qu'il y ait eu un nombre significativement inférieur de cellules positives pour la parvalbumine associées au réseau périneurones  dans les couches corticales supérieures. 

Ensemble, ces données suggèrent que l'inflammation dans le cerveau prématuré pourrait contribuer à la lésion d'un interneurone spécifique dans la substance grise corticale. Cela pourrait représenter une cible potentielle pour le traitement postnatal afin de réduire l'incidence et / ou la gravité des troubles du développement neurologique chez les nouveau-nés prématurés.

Front Physiol. 2019 Jul 30;10:955. doi: 10.3389/fphys.2019.00955. eCollection 2019.

Interneuron Development Is Disrupted in Preterm Brains With Diffuse White Matter Injury: Observations in Mouse and Human

Stolp HB^1,2, Fleiss B^2,3,4, Arai Y³, Supramaniam V², Vontell R^2,5, Birtles S², Yates AG^2,6, Baburamani AA², Thornton C^1,2, Rutherford M², Edwards AD², Gressens P^2,3.

Author information

1

Department for Comparative Biomedical Sciences, Royal Veterinary College, London, United Kingdom.

2

Department of Perinatal Imaging & Health, Centre for the Developing Brain, School of Biomedical Engineering and Imaging Science, King's College London, London, United Kingdom.

3

Université de Paris, NeuroDiderot, Inserm, Paris, France.

4

School of Health and Biomedical Sciences, RMIT University, Melbourne, VIC, Australia.

5

Department of Neurology, University of Miami, Miller School of Medicine, Miami, FL, United States.

6

Department of Pharmacology, University of Oxford, Oxford, United Kingdom.

Abstract

Preterm brain injury, occurring in approximately 30% of infants born <32 weeks gestational age, is associated with an increased risk of neurodevelopmental disorders, such as autism spectrum disorder (ASD) and attention deficit hyperactivity disorder (ADHD). The mechanism of gray matter injury in preterm born children is unclear and likely to be multifactorial; however, inflammation, a high predictor of poor outcome in preterm infants, has been associated with disrupted interneuron maturation in a number of animal models. Interneurons are important for regulating normal brain development, and disruption in interneuron development, and the downstream effects of this, has been implicated in the etiology of neurodevelopmental disorders. Here, we utilize postmortem tissue from human preterm cases with or without diffuse white matter injury (WMI; PMA range: 23⁺² to 28⁺¹ for non-WMI group, 26⁺⁶ to 30⁺⁰ for WMI group, p = 0.002) and a model of inflammation-induced preterm diffuse white matter injury (i.p. IL-1β, b.d., 10 μg/kg/injection in male CD1 mice from P1-5). Data from human preterm infants show deficits in interneuron numbers in the cortex and delayed growth of neuronal arbors at this early stage of development. In the mouse, significant reduction in the number of parvalbumin-positive interneurons was observed from postnatal day (P) 10. This decrease in parvalbumin neuron number was largely rectified by P40, though there was a significantly smaller number of parvalbumin positive cells associated with perineuronal nets in the upper cortical layers. Together, these data suggest that inflammation in the preterm brain may be a contributor to injury of specific interneuron in the cortical gray matter. This may represent a potential target for postnatal therapy to reduce the incidence and/or severity of neurodevelopmental disorders in preterm infants.

PMID:31417418

PMCID:PMC6683859

DOI:10.3389/fphys.2019.00955