On sait depuis longtemps que les neurones matures et différenciés ne se divisent pas (voir Chapitre 22). Il ne s’ensuit cependant pas que tous les neurones qui composent le cerveau adulte soient produits au cours du développement embryonnaire, même si cette interprétation a généralement été supposée. Les mérites de cette hypothèse ont été remis en question dans les années 1980, lorsque Fernando Nottebohm et ses collègues de l’Université Rockefeller ont démontré la production de nouveaux neurones dans le cerveau d’oiseaux chanteurs adultes. Ils ont montré que des précurseurs d’ADN marqués injectés chez des oiseaux adultes pouvaient être trouvés ultérieurement dans des neurones entièrement différenciés, indiquant que les neurones avaient subi leur tour final de division cellulaire après l’injection du précurseur marqué. De plus, les nouveaux neurones ont pu étendre les dendrites et projeter de longs axones pour établir des connexions appropriées avec d’autres noyaux cérébraux. La production de nouveaux neurones était apparente dans de nombreuses parties du cerveau des oiseaux, mais était particulièrement importante dans les zones impliquées dans la production de chants (voir Encadré B au chapitre 24). Ces observations ont montré que le cerveau adulte peut générer au moins de nouvelles cellules nerveuses et les incorporer dans des circuits neuronaux (voir également chapitre 15).
La production de nouveaux neurones dans le cerveau adulte a maintenant été examinée chez des souris, des rats, des singes et, enfin, des humains. Dans tous les cas, cependant, les nouvelles cellules nerveuses du SNC des mammifères ont été limitées à seulement deux régions du cerveau: (1) La couche de cellules granulaires du bulbe olfactif; et (2) le gyrus denté de l’hippocampe. De plus, les nouvelles cellules nerveuses sont principalement des neurones à circuit local ou des interneurones. De nouveaux neurones avec des projections à longue distance n’ont pas été vus. Chacune de ces populations dans le bulbe olfactif et l’hippocampe est apparemment générée à partir de sites voisins près de la surface du ventricule latéral. Comme dans le cerveau des oiseaux, les cellules nerveuses du nouveau-né étendent les axones et les dendrites et s’intègrent dans des circuits synaptiques fonctionnels. De toute évidence, une production limitée de nouveaux neurones se produit continuellement dans quelques loci spécifiques.
Si les neurones ne peuvent pas se diviser (voir chapitre 22), comment le cerveau adulte génère-t-il ces cellules nerveuses? La réponse est apparue avec la découverte que la zone sous-ventriculaire qui produit des neurones pendant le développement retient certaines cellules souches neurales chez l’adulte. Le terme « cellules souches » fait référence à une population de cellules qui s’auto-renouvellent — chaque cellule peut se diviser symétriquement pour donner naissance à plus de cellules comme elle-même, mais peut également se diviser de manière asymétrique, donnant naissance à une nouvelle cellule souche plus une ou plusieurs cellules différenciées. Au cours de la dernière décennie, plusieurs groupes de recherche ont isolé des cellules souches du cerveau adulte qui peuvent se reproduire en grand nombre en culture cellulaire. De telles cellules peuvent ensuite être induites à se différencier en neurones et en cellules gliales, lorsqu’elles sont exposées à des signaux appropriés. Beaucoup de ces mêmes signaux interviennent dans la différenciation neuronale dans le développement normal. Les cellules souches adultes peuvent être isolées non seulement de la zone sous-ventriculaire antérieure (près du bulbe olfactif) et du gyrus denté, mais de nombreuses autres parties du cerveau antérieur, du cervelet, du mésencéphale et de la moelle épinière, bien qu’elles ne produisent apparemment pas de nouveaux neurones dans ces sites. Les signaux inhibiteurs dans ces régions peuvent empêcher les cellules souches de générer des neurones.
On ignore pourquoi la génération de neurones est si limitée dans le cerveau adulte. Cette limitation particulière est vraisemblablement liée aux raisons discutées dans l’encadré D. Néanmoins, le fait que de nouveaux neurones puissent être générés dans quelques régions du cerveau adulte suggère que ce phénomène peut se produire dans tout le SNC adulte. La capacité des neurones nouvellement générés à s’intégrer dans au moins certains circuits synaptiques ajoute aux mécanismes disponibles pour la plasticité dans le cerveau adulte. Ainsi, de nombreux chercheurs ont commencé à explorer les applications potentielles de la technologie des cellules souches pour la réparation des circuits endommagés par une blessure traumatique ou une maladie dégénérative.