Les animaux peuvent se tenir debout à la naissance, alors pourquoi les bébés humains ne le pourraient-ils pas ?

Ren Shengquan

Pendant longtemps, de nombreuses personnes se sont demandées pourquoi les mammifères tels que les vaches et les chevaux peuvent se tenir debout dès leur naissance, alors que les humains ont besoin de beaucoup de temps pour apprendre à marcher. Certains zoologistes ont calculé qu'un bébé doit rester dans le ventre de sa mère pendant 18 à 21 mois avant de pouvoir acquérir la capacité de marche que possèdent les autres animaux à la naissance. En raison des limitations du bassin, la période de gestation moyenne d’un fœtus humain n’est que de 9 mois, ce qui signifie que de la naissance à un an, le bébé ne peut pas marcher. Si l’on explique cela à l’aide de principes scientifiques, cela implique la capacité des nerfs à contrôler les muscles.

Récemment, des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont « déverrouillé » par inadvertance la capacité des nerfs à contrôler les muscles grâce à la biologie structurelle. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans la revue internationale Nature, ce qui apportera de nouvelles idées pour le traitement de la myasthénie grave.
La force musculaire est obtenue grâce à la contraction des fibres musculaires, qui nécessite des motoneurones pour contrôler les muscles squelettiques. La clé réside dans la jonction neuromusculaire, qui est le point de connexion entre les motoneurones et les fibres musculaires squelettiques.

Les scientifiques ont étudié le mode de fonctionnement de la jonction neuromusculaire pendant plus d'un siècle et ont finalement déterminé que l'acétylcholine libérée par les terminaux des motoneurones agit comme une clé pour ouvrir les récepteurs de l'acétylcholine sur les cellules musculaires squelettiques, initiant ainsi une forte contraction des fibres musculaires.

Dans la dernière étude, les scientifiques ont utilisé la microscopie cryoélectronique pour obtenir la structure tridimensionnelle à haute résolution des récepteurs musculaires de l'acétylcholine lorsqu'ils sont liés ou non à l'acétylcholine. L’enjeu de ce travail vient d’abord de l’acquisition des échantillons. Les récepteurs de l'acétylcholine représentent une très faible proportion du poids du muscle squelettique, et il est difficile d'obtenir suffisamment d'échantillons de tissus s'ils doivent être isolés du muscle humain.
Les chercheurs ont donc pensé à se procurer du bœuf, plus facile à obtenir et contenant davantage d’acétylcholine, et se sont tournés vers l’obtention de muscles à partir d’embryons de vache. Au final, ils ont obtenu 30 microgrammes de récepteurs d’acétylcholine purifiés à partir de chaque kilogramme de bœuf.

Après avoir étudié la structure tridimensionnelle haute définition du récepteur musculaire de l’acétylcholine, les chercheurs ont découvert de manière inattendue que deux versions du récepteur pouvaient être observées simultanément dans le même échantillon de tissu embryonnaire : une version embryonnaire immature et une version mature de la jonction neuromusculaire. Les deux versions diffèrent dans leur composition en sous-unités.

D'une manière générale, à mesure que la jonction neuromusculaire se développe et mûrit progressivement, le récepteur de l'acétylcholine doit terminer la conversion de la sous-unité, mais le principe structurel de la façon dont il se transforme du type embryonnaire au type mature n'est pas clair. Désormais, les chercheurs ont clairement observé deux versions du récepteur de l’acétylcholine dans le tissu musculaire des premiers embryons bovins, l’une qui facilite la formation de connexions entre les terminaisons nerveuses et les muscles et l’autre qui contrôle la contraction musculaire.

Dans le même temps, la question de savoir pourquoi les mammifères comme les vaches et les chevaux peuvent marcher le jour de leur naissance a été répondue : du point de vue des muscles, il s'avère que les vaches et les chevaux ont achevé la transformation développementale de la composition des sous-unités du récepteur de l'acétylcholine bien avant la naissance et ont formé des jonctions neuromusculaires matures, tandis que la capacité des humains à contrôler la contraction des muscles squelettiques n'est pas innée à la naissance. Au cours des premiers mois après la naissance, les humains ont une mauvaise coordination musculaire et il faut généralement environ un an pour que les jonctions neuromusculaires matures se forment.

Cette étude a officiellement débloqué le mode de fonctionnement de la jonction neuromusculaire, apportant de bonnes nouvelles aux patients atteints de myasthénie grave, car sa cause profonde est l'endommagement de la jonction neuromusculaire, ce qui rend les patients incapables de contrôler efficacement la contraction et la force des muscles squelettiques.

(L'auteur est un responsable de la santé et membre de l'Association des écrivains scientifiques de l'Anhui)