Des scientifiques de la Keck School of Medicine de l'Université de Californie du Sud ont identifié une organisation en quatre couches de types de neurones dans la région CA1 de l'hippocampe de la souris, un carrefour clé pour la mémoire, la navigation et l'émotion. L'étude, publiée dans Nature Communications en décembre 2025, utilise l'imagerie ARN avancée pour cartographier l'activité génétique dans des dizaines de milliers de neurones et révèle des bandes changeantes de cellules spécialisées qui pourraient aider à expliquer les différences comportementales et les vulnérabilités aux maladies.
L'hippocampe, crucial pour la formation de souvenirs, la navigation spatiale et des aspects du traitement émotionnel, est connu depuis longtemps pour varier fonctionnellement à travers ses sous-régions. Une nouvelle étude de l'Institut de neuroimagerie et d'informatique Mark et Mary Stevens (Stevens INI) à la Keck School of Medicine de l'USC rapporte une structure laminaire auparavant invisible au sein de la sous-région CA1 de l'hippocampe de la souris.
Publiée en ligne dans Nature Communications le 3 décembre 2025, la recherche décrit quatre bandes continues de neurones pyramidaux CA1, chacune distinguée par un schéma spécifique d'expression génique. Ce travail s'appuie sur l'atlas antérieur d'expression génique de l'hippocampe de l'équipe, qui avait suggéré que le CA1 pourrait abriter des sous-couches cachées de types cellulaires.
En utilisant une technique de marquage ARN appelée RNAscope combinée à une microscopie de fluorescence à haute résolution, les chercheurs ont marqué quatre gènes marqueurs et examiné le tissu CA1 de souris à résolution mono-moléculaire. Selon l'étude, ils ont quantifié environ 332 938 transcrits ARN au sein de 58 065 cellules de la couche pyramidale, créant un atlas cellulaire détaillé qui délimite les frontières entre types de neurones distincts le long de l'ensemble de l'axe CA1.
Leur analyse a montré que les neurones CA1 sont organisés en quatre feuilles minces et continues qui s'étendent sur toute la longueur rostrocaudale de l'hippocampe. Ces feuilles forment des couches laminaires qui diffèrent en épaisseur et en position selon la sous-région CA1, plutôt que de former un mélange uniforme de types cellulaires.
« Notre étude montre que les neurones CA1 sont organisés en quatre bandes minces et continues, chacune représentant un type de neurone différent défini par une signature moléculaire unique. Ces couches ne sont pas fixes en place ; au contraire, elles se déplacent subtilement et changent d'épaisseur le long de l'hippocampe », a déclaré l'auteur principal Michael S. Bienkowski, PhD, professeur assistant de physiologie et de neurosciences et d'ingénierie biomédicale à la Keck School of Medicine de l'USC.
La co-première auteure Maricarmen Pachicano, chercheuse doctorante au Center for Integrative Connectomics du Stevens INI, a souligné la clarté visuelle des données : « Lorsque nous avons visualisé les motifs d'ARN génique à résolution unicellulaire, nous pouvions voir des rayures claires, comme des couches géologiques dans la roche, chacune représentant un type de neurone distinct. »
Les auteurs rapportent que cette organisation laminaire offre un nouveau cadre pour comprendre pourquoi différentes parties du CA1 soutiennent différents comportements, y compris la mémoire, la navigation et l'émotion, et pourquoi certains types de neurones semblent plus vulnérables dans des troubles tels que la maladie d'Alzheimer et l'épilepsie, où l'hippocampe est souvent affecté tôt. Des travaux antérieurs ont montré que l'hippocampe est parmi les premières régions touchées dans la maladie d'Alzheimer et est également impliqué dans l'épilepsie et d'autres affections neurologiques.
L'équipe a intégré ses résultats dans un atlas mis à jour des types cellulaires CA1 en utilisant des données de l'atlas d'expression génique de l'hippocampe. Selon les documents de la Keck School of Medicine de l'USC, cette ressource est publiquement disponible et inclut des visualisations 3D interactives explorables via l'application de réalité augmentée Schol‑AR développée au Stevens INI.
Des comparaisons avec les données anatomiques et d'expression génique existantes suggèrent que des arrangements laminaires similaires pourraient être présents dans l'hippocampe des primates et des humains, y compris une variation comparable de l'épaisseur du CA1, bien que les auteurs notent qu'un travail supplémentaire sera nécessaire pour définir à quel point les schémas humains correspondent à ceux observés chez les souris.
L'étude, qui cite le soutien d'agences fédérales américaines de financement de la recherche incluant les National Institutes of Health et la National Science Foundation, a été menée par Bienkowski et Pachicano, avec des auteurs supplémentaires incluant Shrey Mehta, Angela Hurtado, Tyler Ard, Jim Stanis et Bayla Breningstall.
