Name: Une approche comparative pour les études quantitatives de comptage cellulaire dans des cerveaux de mammifères très différents (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-01-16T13:15:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Découvrez une approche comparative pour le comptage cellulaire quantitatif dans des cerveaux de mammifères très différents. Cette méthode révèle les variations neuronales interspécifiques et les tendances évolutives.

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<ol><li>Brenowitz, E. A., Zakon, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+from+the+bottleneck%3A+benefits+of+the+comparative+approach+to+modern+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Emerging from the bottleneck: benefits of the comparative approach to modern neuroscience.</a> Trends Neurosci. 38 (5), 273-278 (2015).</li>
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<li>Simard, S., Matosin, N., Mechawar, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+hippocampal+neurogenesis+in+the+human+brain%3A+updates%2C+challenges%2C+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">Adult hippocampal neurogenesis in the human brain: updates, challenges, and perspectives.</a> Neuroscientist. 31 (4), 141-158 (2024).</li>
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<li>Parolisi, R., Cozzi, B., Bonfanti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Humans+and+dolphins%3A+decline+and+fall+of+adult+neurogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Humans and dolphins: decline and fall of adult neurogenesis.</a> Front Neurosci. 12, 497(2018).</li>
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<li>La Rosa, C., Parolisi, R., Bonfanti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((structural+plasticity%3A+from+adult+neurogenesis+to+immature+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">structural plasticity: from adult neurogenesis to immature neurons.</a> Front Neurosci. 14, 75(2020).</li>
<li>Bonfanti, L., Seki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+PSA-NCAM-positive+%26%2334%3Bimmature%26%2334%3B+neurons%3A+an+old+discovery+providing+new+vistas+on+brain+structural+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">The PSA-NCAM-positive &#34;immature&#34; neurons: an old discovery providing new vistas on brain structural plasticity.</a> Cells. 10 (10), 2542(2021).</li>
<li>Benedetti, B., Couillard-Després, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+would+the+brain+need+dormant+neuronal+precursors%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Why would the brain need dormant neuronal precursors.</a> Front Neurosci. 16, 877167(2022).</li>
<li>Luzzati, F., Bonfanti, L., Fasolo, A., Peretto, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DCX+and+PSA-NCAM+expression+identifies+a+population+of+neurons+preferentially+distributed+in+associative+areas+of+different+pallial+derivatives+and+vertebrate+species%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">DCX and PSA-NCAM expression identifies a population of neurons preferentially distributed in associative areas of different pallial derivatives and vertebrate species.</a> Cereb Cortex. 19 (5), 1028-1041 (2009).</li>
<li>Palazzo, O., La Rosa, C., Piumatti, M., Bonfanti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+large+brains+of+long-living+mammals+prefer+non-newly+generated%2C+immature+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Regen+Res%22%5BJournal%5D)">Do large brains of long-living mammals prefer non-newly generated, immature neurons.</a> Neural Regen Res. 13 (4), 633-634 (2018).</li>
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<li>Pattaro, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phylogenetic+variation+of+layer+II+cortical+immature+neurons+in+dog+and+horse+confirms+covariance+with+brain+size+and+neocortical+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Struct+Funct%22%5BJournal%5D)">Phylogenetic variation of layer II cortical immature neurons in dog and horse confirms covariance with brain size and neocortical surface.</a> Brain Struct Funct. 230 (6), 115(2025).</li>
<li>Ghibaudi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consistency+and+variation+in+doublecortin+and+Ki67+antigen+detection+in+the+brain+tissue+of+different+mammals%2C+including+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Consistency and variation in doublecortin and Ki67 antigen detection in the brain tissue of different mammals, including humans.</a> Int J Mol Sci. 24 (3), 2514(2023).</li>
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<li>Ghibaudi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+changes+in+layer+II+immature+neurons+of+the+murine+piriform+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Age-related changes in layer II immature neurons of the murine piriform cortex.</a> Front Cell Neurosci. 17, 1205173(2023).</li>
<li>Workman, A. D., Charvet, C. J., Clancy, B., Darlington, R. B., Finlay, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+transformations+of+neurodevelopmental+sequences+across+mammalian+species%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Modeling transformations of neurodevelopmental sequences across mammalian species.</a> J Neurosci. 33 (17), 7368-7383 (2013).</li>
<li>Charvet, C. J., de Sousa, A. A., Vassilopoulos, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translating+time%3A+challenges%2C+progress%2C+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Bull%22%5BJournal%5D)">Translating time: challenges, progress, and future directions.</a> Brain Res Bull. 221, 111212(2025).</li>
<li>Bartges, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AAHA+canine+life+stage+guidelines%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Anim+Hosp+Assoc%22%5BJournal%5D)">AAHA canine life stage guidelines.</a> J Am Anim Hosp Assoc. 48, 1-11 (2012).</li>
<li>Ghibaudi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispecies+characterization+of+immature+neurons+in+the+mammalian+amygdala+reveals+their+expansion+in+primates%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Multispecies characterization of immature neurons in the mammalian amygdala reveals their expansion in primates.</a> PLoS Biol. 23 (8), e3003322(2025).</li>
<li>Ghibaudi, M., Boda, E., Bonfanti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+mice+to+humans%3A+a+need+for+comparable+results+in+mammalian+neuroplasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Regen+Res%22%5BJournal%5D)">From mice to humans: a need for comparable results in mammalian neuroplasticity.</a> Neural Regen Res. 20 (2), 464-466 (2025).</li>
<li>Smulders, T. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relevance+of+brain+evolution+for+the+biomedical+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Lett%22%5BJournal%5D)">The relevance of brain evolution for the biomedical sciences.</a> Biol Lett. 5, 138-140 (2009).</li>
<li>Keck, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bridging+theory+and+experiment+in+%28statistical%29+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Bridging theory and experiment in (statistical) learning.</a> Curr Opin Neurobiol. 94, 103106(2025).</li>
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La recherche en neurosciences utilise principalement des souris et des rats consanguins pour transposer les résultats à l’humain. Malgré de nombreuses similitudes moléculaires, cellulaires et même anatomiques, d’importantes différences interespèces existent également, ce qui peut être trompeur pour l’interprétation des donnéesprécliniques 1,2. Bien que des études comparatives soient nécessaires, elles sont entravées par des difficultés techniques et pratiques lorsque des cerveaux de grande taille sont impliqués (par exemple, d’une moyenne de 0,5 g chez la souris à 1300 g chez l’humain ; Figure 1A). De plus, des approches expérimentales hétérogènes menées par différents laboratoires peuvent limiter la comparaison des résultats, en particulier les analyses quantitatives, générant parfois des controverses. C’est le cas de la plasticité structurelle cérébrale, avec une référence particulière aux processusneurogéniques 3,4,5, un sujet qui intéresse la compréhension de la neuroplasticité développementale et de la réparationcérébrale 6,7.
Des découvertes récentes dans le domaine de la plasticité cérébrale suggèrent fortement que des différences substantielles sont apparues au cours de l’évolution dans la fréquence, la fréquence et la localisation anatomique de différents types de processusneurogènes. Un exemple est donné par la diminution évidente de la neurogenèse due aux cellules souches chez les mammifères adultes à gros cerveau par rapport aux rongeursde laboratoire 5,9,10, probablement liée à une expansion différente des régions et fonctions cérébrales en adaptation aux pressionsécologiques 7,8, ainsi qu’à différents parcours temporelsneurodéveloppementaux 11,12. Le taux de neurogenèse semble différer de manière remarquable entre la souris et l’humain, soulevant ainsi la question de la traduction13.
D’un autre côté, un nouveau type de « neurogenèse sans division » représenté par des neurones bloqués dans la maturation arrêtée (les soi-disant neurones immaturesou dormants 14,15,16,17,18,19) a été hypothétique comme passant d’espèces à petit cerveau à une espèce à gros cerveau 20,21. Fait intéressant, la population de neurones immatures indépendante des cellules souches est hébergée dans le cortex cérébral (un site de cognition d’ordre élevé chez les espèces gyrencéphales22,23) et éloignée des sites neurogènes canoniques, principalement liés à l’olfaction et à la navigation spatiale, qui conservent une grande importance chez les espèces lissencéphaliques 7,8. Ces différences entre les structures cérébrales et les espèces de mammifères vont au-delà de l’intérêt comparatif pur, puisqu’elles peuvent être pertinentes en traduction en déplaçant le potentiel de plasticité chez la souris et l’humain. Pour ces raisons, il est crucial d’évaluer de manière « comparable » dans quelle mesure ces différences représentent une variation phylogénétique entre mammifères très différents, en se référant particulièrement aux rongeurs de laboratoire et aux primates.
Une approche récemment établie pour étudier la variation interespèces d’une population de neurones corticaux immatures de couche II (cIN) chez des mammifères très différents en taille cérébrale, gyrencéphalie et niche socioécologique 22,24,25 est décrite. Cette méthode repose sur trois principes : i) considérer plusieurs espèces de mammifères (diverses) à traiter en parallèle selon les mêmes procédures ; ii) minimiser les variables qui ne peuvent pas être totalement standardisées dans des cerveaux très différents (procédure de fixation, intervalle post-mortem, âge) et traiter la spécificité spécifique des anticorps en immunocytochimie en utilisant des caractéristiques largement partagées de la population cellulaire étudiée comme témoins positifs internes ; et iii) établir les structures anatomiques correspondantes comme points de référence pour effectuer le comptage cellulaire des niveaux cérébraux correspondants de différentes espèces (Figure 1B et Figure 2). Les données obtenues (par exemple, les densités cellulaires) en comptant les cellules identifiées au marqueur bien établi doublecortine (DCX 15,17,26) peuvent être cartographiées sur des arbres phylogénétiques pour révéler des schémas évolutifs et analysées pour détecter la covariance avec différents paramètres, tels que la taille du cerveau, la gyrencéphalie et la surface corticale.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69446/69446fig1.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 1"> 
Figure 1 : Traitement de cerveaux de mammifères très différents pour évaluer la distribution et la quantité de cin dans le manteau cortical. (A) Les mammifères appartenant à différentes espèces et ordres se caractérisent par des tailles cérébrales très différentes et des degrés d’expansion gyrencéphale et corticale. Icônes de cerveau reproduites sous licence BioRender. (B) Des sections coronales représentatives teintées de bleu Toluidine découpées dans des cerveaux de tailles très différentes et une extension du manteau cortical. Des sections en série colorées histologiquement (coupe cryostatique, coronale, épaisseur de 40 μm) sont utilisées pour identifier les principales structures neuroanatomiques de chaque espèce animale (voir Figure 3) ; Notez les différences remarquables de taille cérébrale et de périmètre cortical. Les icônes animales du panneau A ont été reproduites avec la permission de La Rosa et al.22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69446/69446fig1large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.</a>
Enfin, puisque tous les processus plastiques subissent généralement une réduction progressive avec l’augmentation de l’âge27,28, un autre problème en neuroplasticité comparative est d’évaluer les différents parcours temporels d’une telle réduction, qui peuvent être liés à différents parcours temporels des processus neurodéveloppementaux chez lesmammifères 12,29,30. En fait, l’existence d’espèces à maturation rapide (souris) versus à maturation lente (primates) est une autre raison pour laquelle le système modèle le plus courant, la souris de laboratoire, est limité dans la résolution des défis en sciences biomédicales. La méthode décrite ici peut également être utile pour considérer les populations cellulaires à différents âges tout au long de la durée de vie de chaque espèce, puis comparer les tendances résultantes entre les espèces. Des variations phylogénétiques dans la densité de cIN, ainsi que des différences dans leur persistance à travers les âges, ont été observées entre les mammifères à petit et groscerveau 22,28.

<table><tbody><tr><td>10 % de formol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>HT501128</td><td></td></tr><tr><td>2-méthylbutane & nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320404</td><td>Isopentane</td></tr><tr><td>3,3&prime ;-Diaminobenzidine tétrahydrochlorure hydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D5637</td><td></td></tr><tr><td>4 % de paraformoldéhyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>441244</td><td></td></tr><tr><td>Albumine sérique bovine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9647</td><td></td></tr><tr><td>Acide citrique &nbsp ;</td><td>Sigma</td><td>C0759</td><td></td></tr><tr><td>Montage DPX pour histologie</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>&nbsp ; 06522</td><td></td></tr><tr><td>Éthanol</td><td>Merck</td><td>1.00983</td><td></td></tr><tr><td>Éthylène glycol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>102466</td><td></td></tr><tr><td>Glycérol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G7893</td><td></td></tr><tr><td>Solution de peroxyde d’hydrogène</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1009</td><td></td></tr><tr><td>Killik - Complexe O.C.T.</td><td>Bio-optique</td><td>&nbsp ; 05-9801</td><td></td></tr><tr><td>Logiciel Mesquite</td><td>Projet Mesquite</td><td>Mesquite version 3.81 (build 955)</td><td></td></tr><tr><td>Neo-mount</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1.09016</td><td></td></tr><tr><td>Tampon phosphate (PB)</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Sur mesure</td></tr><tr><td>Solution physiologique tamponnée au phosphate (PBS)</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Sur mesure</td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium</td><td>Riedel-de Haen</td><td>6213</td><td></td></tr><tr><td>Dihydre phosphate de sodium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71645</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate de sodium monobase dihydré</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71500</td><td></td></tr><tr><td>Saccharose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9378</td><td></td></tr><tr><td>Bleu Toluidine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>89640</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100 & nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td></td></tr><tr><td>Préadolescent 20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9416</td><td></td></tr><tr><td>VECTASTAIN Elite ABC-HRP Peroxydase (Standard)</td><td>Laboratoires Vector</td><td>PK-6100</td><td></td></tr><tr><td>Xylol & nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>247642</td><td></td></tr></tbody></table>

une approche comparative pour les études quantitatives de comptage cellulaire dans des cerveaux de mammifères très différents

A Comparative Approach for Quantitative Cell Counting Studies in Widely Different Mammalian Brains

Les cellules DCX+ du cortex cérébral de toutes les espèces étudiées partagent systématiquement une série de caractéristiques indiquant l’existence d’une population bien préservée de neurones indifférenciés (Figure 4A). En résumé, elles : (i) sont disposées topographiquement pour former une monocouche le long de la couche corticale II ; (ii) montrer les sous-types morphologiques décrits pour les différents stades de maturation chez les neurones immatures, (a) avec une forte prévalence de peti...

Une approche comparative pour les études quantitatives de comptage cellulaire dans des cerveaux de mammifères très différents

Most neurobiological studies are conducted on laboratory rodents. Despite many similarities across mammalian brains, important differences also exist, ...

Il a été découvert que la plasticité structurelle cérébrale peut être très différente d’un mammifère à l’autre. Cela nécessite donc une analyse quantitative systématique. Notre analyse systématique de cerveaux très différents peut fournir des résultats comparables à situer dans un contexte phylogénétique.Pour commencer, prenez une assiette à 12 puits du réfrigérateur à 20 degrés Celsius contenant les sections cérébrales flottantes, et retirez quelques tranches dans une boîte de Petri remplie de solution PBS. Sélectionnez les sections et placez-les sur une diapositive. Après coloration histologique des sections, identifiez les niveaux cérébraux en fonction de caractéristiques neuroanatomiques spécifiques.Définissez-le en niveaux 1 à 4, en utilisant le même nombre de sections en série de 40 micromètres d’épaisseur, puis sélectionnez trois sections coronales espacées de manière égale à chaque niveau cérébral et effectuez une coloration immunohistochimique. Ouvrez le logiciel Neurolucida sur la station de travail et placez la lame sous le microscope en utilisant l’objectif sélectionné pour le comptage cellulaire. À faible grossissement, contournez la couche corticale 2 à l’aide de l’outil de contour main libre dans le menu Trace du logiciel.Tracez le périmètre pour obtenir la longueur de la couche corticale 2, incluant à la fois le paléocortex et le néocortex. Sélectionnez les symboles préférés pour le comptage des cellules depuis la barre d’outils des marqueurs. Comptez les cellules de type 1 identifiées par un petit soma de forme bipolaire et un diamètre de soma allant de 3 à 9 micromètres dans chaque région d’intérêt.Comptez les cellules de type 2 identifiées par un soma plus grand avec une arborisation dendritique complexe et un diamètre du soma allant de 9 à 18 micromètres. Maintenant, collectez les données pour l’analyse phylogénétique du paléocortex, du néocortex et du cortex cérébral obtenues en combinant les données du paléocortex et du néocortex. Rassemblez le périmètre de la couche corticale 2, mesuré en millimètres et visible dans la barre d’outils des mesures de contour, dans un fichier tableur.Sur le même tableur, collectez le nombre de cellules de Type 1 et de Type 2 visibles dans la barre d’outils des marqueurs. Calculez et enregistrez le nombre total de cellules en ajoutant des cellules de type 1 et 2 pour chaque cerveau, région et niveau cérébral en utilisant trois sections par niveau, pour un total de 12 sections par spécimen. Utilisez les valeurs collectées pour calculer la densité linéaire de cellules pour chaque section de chaque région en divisant le nombre de cellules par le périmètre en millimètres.Calculez le pourcentage de cellules de type 1 et de cellules de type 2 en divisant le nombre de cellules de type 1 ou 2 par le nombre total de cellules et en multipliant par 100. Ensuite, calculez le pourcentage de cellules de type 1 et de type 2 dans chaque échantillon à l’aide de la formule. Obtenir la valeur moyenne de ces pourcentages parmi les quatre spécimens considérés par espèce à l’aide de la fonction moyenne sur le tableur.Utilisez la densité cellulaire linéaire pour effectuer des analyses phylogénétiques et utilisez le total des cellules comptées dans chaque coupe coronale pour estimer le nombre total de neurones immatures par hémisphère. Calculez la valeur médiane de la densité des 12 sections considérées par stécimen à l’aide de la fonction médiane sur le tableur. Utilisez la médiane comme mesure centrale car l’échantillon par groupe est relativement petit et certains groupes présentent des distributions asymétriques.Utilisez l’outil de contour à main levée sur le logiciel Neurolucida pour tracer une ligne à travers le diamètre du soma perpendiculaire à l’axe principal. Mesurez au moins 100 cellules DCX positives sélectionnées au hasard des deux types chez chaque espèce en utilisant 25 cellules par spécimen dans chaque région cérébrale afin d’obtenir la plage de diamètre du soma pour les cellules de type 1 et type 2. Maintenant, créez une liste des espèces analysées dans un bloc-notes en utilisant leurs noms scientifiques.Téléchargez la liste sur l’arbre temporel du site web. org et export en fichier NWK. Sur Mesquite Project Software, téléchargez le fichier NWK, intégrez les données et enregistrez le fichier résultant sous forme de fichier PDF.Enfin, dans la fiche technique créée précédemment, ajoutez une colonne contenant la taille du cerveau pour chaque espèce. Calculez le logarithme naturel des densités cellulaires positives du DCX et le logarithme naturel de la taille du cerveau. Effectuez une analyse statistique sur le logiciel statistique choisi et téléchargez les fichiers obtenus.Entrez les résidus dans une nouvelle colonne de la fiche technique afin de pouvoir créer un graphique résiduel. Les cellules DCX positives dans le cortex cérébral de toutes les espèces étudiées ont montré de manière cohérente une disposition topographique formant une monocouche le long de la couche corticale 2, comprenant principalement de petites cellules unipolaires ou bipolaires, ainsi qu’une fraction mineure de grandes cellules complexes. Les cellules co-exprimaient PSAN-NCAM et DCX sans expression de Ki67.Et contenait une sous-population de cellules complexes exprimant NeuN. La densité linéaire des neurones corticales immatures variait grandement selon les espèces. Des analyses comparatives phylogénétiques ont montré que le groupe Laurasiatheria présentait une densité plus élevée de neurones corticales immatures que les Euarchontoglires.Une forte covariance a été observée entre la densité corticale immature des neurones et le volume cérébral. Et entre la densité neuronale immature du cortical et le périmètre de la couche néocorticale 2. Nos résultats peuvent révéler des compromis évolutifs entre différents types de plasticité et aussi entre différentes régions cérébrales.

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