Étude sur l’asymétrie hémisphérique de l’orientation de la myéline dans le cortex auditif de la souris

Contexte académique

Le cerveau des mammifères présente une asymétrie intrinsèque, particulièrement évidente dans le système moteur et la communication acoustique. Par exemple, les souris et les humains montrent des différences hémisphériques dans le traitement auditif. Cette organisation asymétrique permet au cerveau de traiter l’information de manière plus efficace et offre une redondance fonctionnelle dans certains cas, comme lors de la récupération après un accident vasculaire cérébral. Bien que l’asymétrie fonctionnelle ait été largement étudiée, les mécanismes microstructuraux sous-jacents restent mal compris. Cette étude vise à révéler l’asymétrie structurelle de l’orientation de la myéline dans le cortex auditif (auditory cortex, AC) de la souris et à explorer comment cette asymétrie influence la spécialisation fonctionnelle du traitement auditif.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Philip Ruthig, Gesine Fiona Müller, Marion Fink, Nico Scherf, Markus Morawski et Marc Schönwiesner. Les auteurs proviennent de plusieurs institutions de recherche, notamment l’Université de Leipzig (Leipzig University), l’Institut Max Planck pour les sciences cognitives et cérébrales humaines (Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences) et l’Université de Montréal (Université de Montréal). L’article a été publié en 2025 dans la revue European Journal of Neuroscience sous le titre Hemispheric asymmetry of intracortical myelin orientation in the mouse auditory cortex.

Méthodologie de recherche

1. Expérimentation animale

L’étude a utilisé 11 souris adultes de type C57BL/6J-Tg(Thy1-GCaMP6f)GP5.11Dkim/J (6 femelles, 5 mâles). Toutes les expériences ont été menées conformément aux régulations animales de l’État de Saxe, en Allemagne.

2. Perfusion et fixation

Les souris ont été perfusées par voie cardiaque sous anesthésie, d’abord avec une solution saline à 0,9 %, puis fixées avec du paraformaldéhyde à 4 %. Les cerveaux ont été extraits et conservés dans du paraformaldéhyde à 4 % pendant 9 jours pour une fixation passive.

3. Marquage et clarification

Le marquage et la clarification ont été réalisés selon la méthode iDISCO+. Les étapes comprenaient la déshydratation, le blanchiment, la réhydratation, le blocage, l’incubation avec des anticorps primaires et secondaires. Les anticorps utilisés étaient anti-HuC/HuD (marquage des corps cellulaires neuronaux) et anti-MBP (marquage de la myéline). La clarification a été réalisée avec une solution de dichlorométhane et de méthanol, suivie d’une immersion dans du BABB (benzyl alcohol-benzyl benzoate) pour rendre les échantillons transparents.

4. Acquisition des données

L’imagerie a été réalisée avec un microscope à feuille de lumière LaVision BioTec UltraMicroscope II, avec une résolution de 0,54 × 0,54 × 4 μm. Les zones imagées incluaient le cortex auditif primaire et le cortex visuel primaire ainsi que leurs régions environnantes.

5. Prétraitement des données

Les données brutes ont été converties en fichiers TIFF 3D multicanal pour une analyse ultérieure. Le prétraitement incluait l’utilisation d’un noyau Gabor sphérique tridimensionnel personnalisé pour améliorer le contraste local et détecter les corps cellulaires neuronaux.

6. Analyse de la distribution neuronale

En calculant le champ de densité cellulaire local autour de chaque neurone, l’équipe a découvert que la distribution des neurones dans les cortex auditifs gauche et droit était symétrique, sans différence hémisphérique significative.

7. Quantification de l’orientation de la myéline

La méthode du tenseur de structure (structure tensor) a été utilisée pour quantifier l’orientation de la myéline. Une fenêtre glissante a permis de calculer la direction dominante locale pour chaque pixel, en tenant compte de la courbure de la surface corticale. Les résultats ont montré des différences significatives dans l’orientation de la myéline entre les hémisphères auditifs gauche et droit, en particulier dans la couche ²⁄₃ (L2/3).

8. Modélisation bayésienne

Une modélisation bayésienne a été utilisée pour analyser l’effet de l’hémisphère et des couches corticales sur l’orientation de la myéline. Les résultats ont montré que les différences d’orientation étaient les plus marquées dans la couche L2/3, avec une inclinaison antérieure de la myéline dans l’hémisphère droit des mâles, tandis que les femelles présentaient un modèle inverse.

Résultats principaux

1. Asymétrie hémisphérique de l’orientation de la myéline : L’étude a révélé des différences significatives dans l’orientation de la myéline entre les hémisphères auditifs gauche et droit, en particulier dans la couche L2/3. L’hémisphère droit présentait davantage de connexions intercolonnes dans cette couche.

2. Différences liées au sexe : Chez les mâles, l’orientation de la myéline dans l’hémisphère droit était inclinée vers l’avant, tandis que les femelles présentaient un modèle inverse. Cette différence était particulièrement marquée dans l’hémisphère droit.

3. Symétrie de la distribution neuronale : Malgré l’asymétrie de l’orientation de la myéline, la distribution des corps cellulaires neuronaux était hautement symétrique entre les cortex auditifs gauche et droit.

Conclusion

Cette étude a mis en évidence l’asymétrie hémisphérique de l’orientation de la myéline dans le cortex auditif de la souris, avec des différences les plus prononcées dans la couche L2/3. De plus, des différences liées au sexe ont été observées dans l’orientation de la myéline. Ces résultats suggèrent que, bien que les structures de base (comme les colonnes corticales) restent symétriques entre les hémisphères, les axones myélinisés plus plastiques présentent une asymétrie hémisphérique diversifiée. Cette asymétrie pourrait contribuer à la spécialisation fonctionnelle du cortex auditif dans le traitement des signaux acoustiques, comme dans la communication vocale ou le traitement de la complexité spectrale et temporelle.

Points forts de l’étude

1. Méthode expérimentale innovante : L’étude combine la microscopie à feuille de lumière et la technique de clarification iDISCO+ pour obtenir une imagerie 3D à haute résolution du cerveau de la souris.
2. Découverte des différences liées au sexe : L’étude révèle pour la première fois l’influence du sexe sur l’orientation de la myéline dans le cortex auditif, offrant une nouvelle perspective pour les recherches futures sur l’audition.
3. Quantification de l’asymétrie hémisphérique : Grâce à la modélisation bayésienne, l’équipe a pu quantifier avec précision les différences hémisphériques dans l’orientation de la myéline, fournissant une base structurelle pour comprendre la spécialisation fonctionnelle du cortex auditif.

Importance de l’étude

Cette étude approfondit notre compréhension de la structure du cortex auditif et ouvre de nouvelles perspectives pour les recherches futures sur la fonction auditive. La découverte des différences liées au sexe souligne la nécessité de prendre en compte le sexe dans les études sur le traitement auditif. De plus, les techniques d’imagerie haute résolution et les méthodes de quantification utilisées constituent une référence importante pour d’autres recherches en neurosciences.