Chroniques du développement du cerveau

Pour mieux comprendre le rôle du folate pendant le développement d’un bébé, il est essentiel de comprendre comment se forme le cerveau humain. Plongeons-nous dans une histoire de nutrition, de croissance et de tirette…

Le système nerveux central, qui comprend le cerveau et la moelle épinière, commence à se former environ 18 jours après la conception. Vers la 4^e semaine de développement, l’ébauche du système nerveux se replie alors pour prendre la forme d'un tube, appelé le tube neural. Ce tube se ferme comme une tirette, en commençant par le milieu et en s'étendant vers les extrémités. À partir de ce moment, les neurones migrent en masse via le tube neural et façonnent le cerveau antérieur, le cerveau moyen et le cerveau postérieur. Ces parties formeront à terme des régions clés du système nerveux, impliquées dans des fonctions cognitives diverses et variées, telles que la mémoire (grâce à l'hippocampe), la vision (grâce à la rétine), ou encore le sommeil et la respiration (grâce à l'hypothalamus). À ce stade, le cerveau s'agrandit également de manière massive, et sa couche superficielle, appelée le cortex, prend sa forme plissée emblématique, recouverte de crêtes et de vallées. Au cours du dernier trimestre, les neurones commencent à établir de nombreuses connexions, et le cortex mûrit pour permettre le traitement des informations visuelles, le contrôle musculaire et le développement du langage.

La méthylation de l'ADN orchestre la symphonie du développement cérébral

Dans les coulisses du développement cérébral, le processus dynamique décrit ci-dessus est soutenu par des mécanismes épigénétiques. En particulier, l'ajout d'un petit groupe chimique appelé méthyle sur l'ADN peut influencer l'activité des gènes voisins. Ce mécanisme, connu sous le nom de "méthylation de l'ADN", joue un rôle majeur dans la santé et les maladies.

La méthylation de l'ADN, en partenariat avec d'autres modifications épigénétiques, peut contrôler quels gènes sont activés ou désactivés. On peut concevoir la méthylation de l'ADN comme un chef d'orchestre, en charge de mener le développement harmonieux du corps. Tout comme un chef d'orchestre guide les musiciens à travers une symphonie, la méthylation de l'ADN dirige les gènes, les rendant muets ou les réactivant de façon coordonnée. Lorsque des gènes importants sont méthylés de façon incorrecte, cela crée une note discordante dans la progression fluide du développement. Par exemple, des études sur les neurones de souris ont montré que l’inactivation du gène DNMT3A, qui est essentiel à la méthylation de l’ADN, entraîne des problèmes d’apprentissage et de mémoire. Cela démontre à quel point la symphonie du cerveau peut être fragile.

Soutenir la santé du cerveau grâce à la supplémentation en folate

Quel est le rôle de l'acide folique dans le processus de développement cérébral ? En résumé, le folate est connu pour soutenir la méthylation de l'ADN. Lorsque nous en consommons, que ce soit par le biais de notre alimentation ou via des suppléments, il est capté par notre système digestif et transporté vers toutes les cellules de notre corps. À l'intérieur des cellules, le folate fournit des groupes carbonés et méthyles, qui sont des éléments essentiels permettant de créer de nouveaux brins d’ADN et d'effectuer leur méthylation. Pendant la grossesse, le folate consommé par la mère est transféré au bébé par le placenta. Ce processus est particulièrement important, car le bébé est en pleine croissance, ses cellules se multiplient rapidement et ont donc de grands besoins en folate. On constate, notamment, que des gènes responsables de la création et de la survie des neurones sont contrôlés par la méthylation de l'ADN. Les cellules cérébrales sont donc particulièrement sensibles au niveau d'acide folique disponible.

Notons que la fermeture du tube neural est un processus clé qui est influencé par les niveaux de folate. Un échec de cette fermeture peut entraîner des malformations du tube neural (MTN) ; une pathologie dont les formes les plus graves peuvent être mortelles. De nombreuses études ont démontré les bienfaits de la supplémentation en acide folique en début de grossesse dans le cadre de la prévention des MTN. En effet, une carence en folate a été observée chez de nombreuses mères dont les fœtus présentaient des MTN. Suite à cette observation, des suppléments multivitaminés contenant de l'acide folique ont été testés et leur efficacité à empêcher les malformations du tube neural a été confirmée. D'autres études cliniques ont depuis confirmé la réduction du risque de MTN grâce à la supplémentation en acide folique. Enfin, des études randomisées ont conduit à la mise en place d’un enrichissement en acide folique des céréales dans environ 80 pays du monde, y compris aux États-Unis et au Canada.

Supplémentation en acide folique au Canada

Au Canada, la supplémentation en acide folique est recommandée depuis 1993, à la suite des conclusions de l’Enquête Nutrition Canada, réalisée dans les 10 provinces auprès de plus de 12 000 Canadiens. Les résultats de cette enquête, ainsi que de celles qui ont suivi les années suivantes, ont montré que 50 % des femmes en âge de procréer présentaient un risque modéré à élevé de carence en folate. Le Canada a donc instauré en 1998 l'enrichissement en acide folique de la farine de blé blanche et des pâtes, en plus des recommandations sur la prise de suppléments. Ces différentes mesures ont conduit à une baisse remarquable de 46% de la prévalence des malformations du tube neural dans la population canadienne, avec une quasi-disparition des carences en acide folique observée en 2007.

En conclusion, le folate et sa contribution épigénétique font déjà une différence tangible dans notre vie quotidienne, grâce aux nombreuses études qui ont démontré son efficacité. À l’avenir, la recherche sur le folate pourrait nous offrir d’autres clés pour prévenir des troubles du développement chez les enfants.

Apprendre encore plus:

1. Evaluation report from Canadian health survey  https://www.statcan.gc.ca/en/about/er/chmser  
2. Review on recent insights on periconceptional intake of folic acid among low-risk women in Canada https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6290364/ 

Nous tenons à remercier la Dre Annie Ciernia de l’Université de la Colombie-Britannique pour sa relecture experte de cet article.

References

Caffrey, A., Irwin, R. E., McNulty, H., Strain, J. J., Lees-Murdock, D. J., McNulty, B. A., Ward, M., Walsh, C. P., & Pentieva, K. (2018). Gene-specific DNA methylation in newborns in response to folic acid supplementation during the second and third trimesters of pregnancy: epigenetic analysis from a randomized controlled trial. The American Journal of Clinical Nutrition, 107(4), 566–575. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqx069

van Oostrom, O., de Kleijn, D. P. V., Fledderus, J. O., Pescatori, M., Stubbs, A., Tuinenburg, A., Lim, S. K., & Verhaar, M. C. (2009). Folic acid supplementation normalizes the endothelial progenitor cell transcriptome of patients with type 1 diabetes: A case-control pilot study. Cardiovascular Diabetology, 8, 47. https://doi.org/10.1186/1475-2840-8-47

Smithells, R. W., Sheppard, S., & Schorah, C. J. (1976). Vitamin deficiencies and neural tube defects. Archives of Disease in Childhood, 51(12), 944–950. https://doi.org/10.1136/adc.51.12.944

Schorah, C. (2009). Dick Smithells, folic acid, and the prevention of neural tube defects. In Birth defects research. Part A, Clinical and molecular teratology (Vol. 85, Issue 4, pp. 254–259). https://doi.org/10.1002/bdra.20544

Smithells, R. W., Sheppard, S., Schorah, C. J., Seller, M. J., Nevin, N. C., Harris, R., Read, A. P., & Fielding, D. W. (1981). Apparent prevention of neural tube defects by periconceptional vitamin  supplementation. Archives of Disease in Childhood, 56(12), 911–918. https://doi.org/10.1136/adc.56.12.911 

Berry, R. J., Li, Z., Erickson, J. D., Li, S., Moore, C. A., Wang, H., Mulinare, J., Zhao, P., Wong, L. Y., Gindler, J., Hong, S. X., & Correa, A. (1999). Prevention of neural-tube defects with folic acid in China. China-U.S. Collaborative  Project for Neural Tube Defect Prevention. The New England Journal of Medicine, 341(20), 1485–1490. https://doi.org/10.1056/NEJM199911113412001

Czeizel, A E, & Dudás, I. (1992). Prevention of the first occurrence of neural-tube defects by periconceptional vitamin supplementation. The New England Journal of Medicine, 327(26), 1832–1835. https://doi.org/10.1056/NEJM199212243272602

Czeizel, Andrew E, Dudás, I., Paput, L., & Bánhidy, F. (2011). Prevention of neural-tube defects with periconceptional folic acid, methylfolate, or  multivitamins? Annals of Nutrition & Metabolism, 58(4), 263–271. https://doi.org/10.1159/000330776

MRC Vitamin Study Research Group., 1991

Lamers Y, MacFarlane AJ, O'Connor DL, Fontaine-Bisson B. Periconceptional intake of folic acid among low-risk women in Canada: summary of a workshop aiming to align prenatal folic acid supplement composition with current expert guidelines. Am J Clin Nutr. 2018 Dec 1;108(6):1357-1368. doi: 10.1093/ajcn/nqy212. PMID: 30541097; PMCID: PMC6290364.

Canadian Health Measures Survey done in 2007-2009

Khoshnood B, Loane M, de Walle H, Arriola L, Addor MC, Barisic I, Beres J, Bianchi F, Dias C, Draper E, Garne E, Gatt M, Haeusler M, Klungsoyr K, Latos-Bielenska A, Lynch C, McDonnell B, Nelen V, Neville AJ, O'Mahony MT, Queisser-Luft A, Rankin J, Rissmann A, Ritvanen A, Rounding C, Sipek A, Tucker D, Verellen-Dumoulin C, Wellesley D, Dolk H. Long term trends in prevalence of neural tube defects in Europe: population based study. BMJ. 2015 Nov 24;351:h5949. doi: 10.1136/bmj.h5949. PMID: 26601850; PMCID: PMC4658393.

Liu S, Evans J, MacFarlane AJ, Ananth CV, Little J, Kramer MS, Joseph KS. Association of maternal risk factors with the recent rise of neural tube defects in Canada. Paediatr Perinat Epidemiol. 2019 Mar;33(2):145-153. doi: 10.1111/ppe.12543. PMID: 30920008.