Cours 5 Flashcards
Quels sont les 5 concepts qui expliquent la complexité de la croissance axonale?
1- Le concept de différentes vagues de croissance axonale
2- Le concept de « cellules de guidage » (guidepost cells)
3- Le concept de signaux de guidage (guidance cues) dans le milieu environnemental
4- L’axone doit avoir des capacités sensorielles (détecter et intégrer) et des capacités motrices (pour être capable d’avancer et se (ré-)orienter)
5- Le cône de croissance: la « tête pensante » de l’axone
Qu’est-ce que le concept de diff vagues de croissance?
c’est pas tout ou rien, ya des vagues de croissance qui se mettent en place, au début ya les neurones pionniers qui tracent le chemin et les neurones suiveurs suivent le chemin qui est tracé et peuvent rencontrer d’autres prob
Qu’Est-ce que le concept de cellules de guidage?
Le MN suit des panneaux de signalisation (cell de guidage) qui disent ou aller et ou aller après la borne, éudié chez sauterelle, peu de neurones qui sont gros, neurone sait pas dès le début ou il doit aller. si perd un neurone de guidage, sait pu ou doit aller (manque un pt)
neurones vont de pt en pt etsont guidés tout au long du chemin
Qu’est-ce que le concept de signaux de guidage?
y’en a qui sont dans l’env, ou sur des cell et neurones voisin
Y’en a des attractifs et des répulsif
étudié chez amphibiens, regarde gros neurones chez embryons précoces, si coupe gastrula et tourne à 180°, les neurones suivvent leurs sgnaux de guidage et finnissent par aller à la bonne place anyway
Qu’est-ce que le concept de capacités sensorielles et motrices des axones?
signaux positifs et négatifs, nécessite une capacité d’intégration
• nécessite des capacités sensorielles + motrices
• besoin d’une orientation générale
• ne nécessite pas de connaître tous les détails du chemin dès le départ
Qu’est-ce que le concept de cône de croissance?
retinal ganglion cells doivent migrer dans la rétine pour aller vers cerveau, si coupe nerf optique, cell est pas dérangé, cône de croissance mène quand même à la bonne place
Décrit la découverte des cônes de croissance
Cajal: tranche transversale dans poulet, neurones commisuraux doivent traverser, à l’impression que des choses bougent, ya pleins de formes diff, structures dynamiques.
Ils observent des axones qui s’orientent et décrit les cônes de croissances comme la structure distale des axones en croissances
Harrison: fait in vivo, coupes de tube neurales en culture et regarde comment cell bougent à l’int, voit gonflements au boiut de l’axone qui sont dynamiques et qui projettent bras, a mesuré vitesse
Il observe cônes de croissances en temps réel sur coupe vivantes et observent des filopodes qui semblent sonder l’environnement.
Il observe leur réponse face à des obstacles et comment ils s’adaptent à ce qu’ils rencontrent
Différencie les axones pionniers des suiveurs et les variations de morpho des cônes de croissance (4)
La morphologie des cônes de croissances d’axones pionniers est plus complexe que celle d’axones suiveurs.
La complexité morphologique des cônes de croissance s’adapte au chemin qui doit être emprunté. Elle augmente dans des régions possédant de nombreuses options de cheminement et elle diminue lors les trajets à suivre sont déjà définis
Une morphologie dynamique et adaptative: faisceau d’axone, autoroute de myéline, prochains axones peuvent aller super vite, mais si arrive à un crossroads, vitesse chute pcq doit décider ou doit aller, mets filopodes dans toutes les directions, une fois arrivée à la cible, vitesse est super lente et structure change bcp pcq commence à créer syn
Comment se fait la croissance au niveau des cônes?
cytosque fluo et bleach une partie pour voir comment ça évolue, est-ce que cytosque croit avant ou après zone bleached, bleach bouge presque pas, majorit. de croissance du cone SE FAIT EN DISTAL!! et peu en interstitiel
Décrit le cytosque du cône de croissance
• 3 domaines/zones distinct(e)s en composition et en fonction :
• Domaine central (C),
• Zone transitionnelle (T)
• Domaine périphérique (P)
• le cytosquelette de chaque domaine est spécifique :
l’actine est concentrée dans le domaine P alors que les microtubules sont concentrés dans le domaine C
MT ont 2 régions, en sortant de l’axone sont organisés et stables (bien polymé) et en périphérie sont moins stables (dépolymé et polymé)
Comment le cytosque s’organise dans chaque région?
Domaine P: actine filamenteuse assemblée (Factin bundles) + quelques microtubules dynamiques
Domaine C: nombreux microtubules assemblés et stables provenant de l’axone luimême.
Zone T: arcs d’actine (positionnés perpendiculairement aux filaments d’actine du domaine P) + myosine
Comment le cytosque est dynamique?
actine se polymé vers fillipodes et dépolymè en arrière, même chose pour les MT
polymé en + et dépolymé en arrière
structures très dynamiques por polymé et dépolymé pour se déplacer
si on favorise polymé, axone va avancer et si on inhibe, croissance est inhibée
Quel est le rôle de guidage de l’actine pour la navigation du cône?
meurone est pu capable de aller dans tectum, neurone est quand même là et vivant mas peut pas s’orienter
Le cône de croissance avance et tourne grâce à quoi?
Son cytosque
Quelles sont les 3 étapes de progression du cône de croissance? (après la rencontre du substrat)
1- la protrusion, pendant laquelle les filopodes et le lamellipode (le domaine P) avancent sur le substrat,
2- l’engorgement, lors duquel le domaine C rattrape le domaine P
3- la consolidation, reformation des arcs d’actine du domaine T et rétraction des filopodes laisses derrière.
Quel est le rôle moteur de la myosine? Qu’est-ce que le modèle d’engrenage moléculaire?
Flux rétrograde de l’actine; actine polymé en avant (avance), mais la myosine acrochée sur les MT la tire par en arrière, c’est ça qui explique le flux rétrograde de l’actine, elle est pas attachée sur anything et polymé vers l’avant mais myosine la tire par en arrière, des signaux attractifs font ponts avec actine via integrines (molé clutch) (actine s’accroche et polymé fait avancer)
quand clutch lie actine à signaux, myosine peut pyu tirer vers l’arrière, actine polymévers l’avant donc axone avance
Vrai ou faux? Ça prend +ieurs filopodes pour diriger le cône
Faux, Un seul filopode est capable de rediriger le cône de croissance, Moteur très puissant
dès que un filipode touche la molé de guidage, tout le cône de croissance va vers là
Qu’est-ce qui arrive si on déstabilise l’actine? Si on stabilise les MT? et si on déstabilise les MT?
- si rend actine instable, cône de croissance tourne de l’autre côté
- si stabilise MT (1 moitié) entraine cône dans cette direction pcq MT est échafaudage pour permettre croissance de l’axone (les rend stable)
- si déstabilise MT, cône de croissance doit aller de l’autre côté pcq côté déstabilisé est pas assez stable et axone pourrait pas croître là
Quels sont les 3 facteurs du cytosque qui influencent la croissance et l’orientation du cône?
La polymérisation d’actine dans les filopodes
La stabilité des microtubules dans le domaine P
L’intégrité des microtubules dans le domaine P
Décrit la grande famille des molé de guidage (5)
- Un très grand nombre de familles de molécules régule la croissance ou le guidage des axones
- Différents types de signaux: attractifs et répulsifs
- Les cônes de croissances répondent à une combinaison simultanée ou séquentielle de signaux
- Plusieurs ligands et récepteurs par famille
- La réponse d’un cône de croissance à une seule molécule peut varier selon le type de neurone, ou même selon l’état/maturité du même neurone
Qu’est-ce qu’un substrat? (5)
sub fixe
Les cônes de croissances ont la capacité de sonder leur environnement et à faire des choix selon les substrats, basés sur des signaux chimiques et facteurs mécaniques
• Démarquent le « chemin »
• sont des molécules de la matrice extracellulaire
• sont des molécules sur les axones voisins ou cellules voisines
Qu’Est-ce qu’un facteur mécanique? (2)
Les axones suivent les brisures du collagène séché car c’est le chemin le + facile
Les axones peuvent suivre un substrat artificiel adhésif pour reformer un corps calleux, après une lésion (nécessitent un soutien)
Comment l’adhésion du subtrat affecte la croissance des cones?
Les cônes de croissance préfèrent suivre les substrats les plus adhérents
> Un cône de croissance s’aplatit, s’étend (filopodes) et ralentit sur un substrat adhérent
> Un cône de croissance s’épaissit, diminue les contacts et avance rapidement sur un substrat non-adhérent
>La croissance des axones est finement régulée par (1) l’adhésion du substrat, (2) capacité d’attache et de détachement de l’axone
Comment on mesure l’adhésion d’un substrat in vito?
voit t qu’il faut pour déloger cone, si cone est bien collé (substrat très adhésif), va falloir tirer soit très fort ou très longtemps
si sub est très adhésif, axone croit pas vite, si substrat est peu adhésif , croit rapidement
Quels sont 2 types de molé d’adhésion? Ils agissent comment?
• Matrice extracellulaire (MEC)
• Molécules membranaires
• Les molécules membranaires peuvent interagir entre elles de façon homo ou héterophile. Elles peuvent aussi interagir spécifiquement avec des molécules de la MEC
Une expression dynamique des molécules d’adhésion permet aux axones de modifier leur préférences de substrats
Comment les CAM affectent la fasciculation? (chez la droso et le poulet)
Drosophile:
• Les contacts homophiles entre CAMs permet la fasciculation de fibres axonales
• FasciclinII (Fas II = CAM) joue un rôle dans la fasciculation chez la drosophile
• Les faisceaux axonaux sont perturbés chez des mutants fasII -/-
Poulet: Faisceaux d’axones sortent de la moelle et une fois sortis doivent défasciculer pour pouvoir innerver les bons muscles
• NCAM (un CAM ubiquitaire) est modifié par l’ajout de molécules d’acide sialique sur sa partie extracellulaire
• L’ajout de molécules d’acide sialique diminue l’adhésion homophilique de NCAM
• Le niveau de sialylation varie selon le développement d’un neurone
• Les axones des neurones moteurs qui émergent de la moelle épinière sont très sialylés (ajout d’acide sialique)
• L’élimination de l’acide sialique (avec l’enzyme Endo-N) induit la fasciculation prématurée et des erreurs de guidage : les axones entrent dans les mauvais nerfs périphériques
Comment les CAM affectent le guidage cellulaire?
neurone commissurale traversent floorplate; ya un CAM sur le substrat (floorplate) et un sur l’axone donc axone peut traverser, si on enlève les Cam, axones peuvent pas traverser = CAM hétérophiles
Comment les CAM affectent les labeled pathways?
• Les axons pionniers expriment des CAMs particuliers qui guident les axones suivants
Guidage spécifique sur des axones des neurones pionniers
• Une expression dynamique des CAMs sur les axones permet une signalisation complexe et variée; l’Axone pionnier exprime pas tjrs le même CAM en arrière, sur un même axone ya +ieurs CAMS, combinaisons complexe pour guidage complexe
Que font les molé de guidage diffusibles?
• Différents types de signaux: attractifs et répulsifs
• Les cônes de croissances répondent à une combinaison simultanée ou séquentielle de signaux
*gradients
Qu’est-ce que la chimiotaxie?
Phénomène par lequel une cellule/organisme dirige ses mouvements en fonction de certaines espèces chimiques présentes dans l’environnement.
Notion de gradient
• Procédé par lequel les cônes de croissance peuvent détecter des gradients de molécules diffusibles
• Exemple in vitro: Gradient diffusible de Nerve Growth Factor (NGF)
• Observation : plus de filopodes dans la direction de NGF, ce qui indique un effet sur le cytosquelette
• Intepretation: le NGF influence positivement la croissance axonale et influence/attire l’orientation du cône.
Des facteurs chimiotactiques sont sécrétés par les tissus cibles des neurones
Des facteurs chimiotactiques « à longue portée » sécrétés pas les cibles
Mais aussi des facteurs locaux « en chemin »
Qu’est-ce que l’expression de facteurs locaux en chemin?
• Les facteurs chimiotactiques qui proviennent des cibles des axones sont probablement importants pour les dernières étapes de guidage
• Des manipulations dans les embryons suggèrent que les axones sont initialement guidés par des signaux locaux
si prend un morceau et rotation, axones vont changer de direction car signaux locaux les dirigent là
même si cible est pas là, axones sont quand même initialement dirigés vers la bonne place
• L’expression des signaux locaux est probablement contrôlée par des facteurs homéotiques (hox)
• Les gradients de facteurs impliqués dans la régionalisation du système nerveux (morphogènes) jouent aussi un rôle dans le guidage des axones: Wnt, BMP, Shh…
Les signaux répulsifs causent quoi?
Effondrement du cône de croissance
• Rétractation des filopodes puis retrait du cône de croissance
• Un seul filopode qui atteint un signal répulsif peut faire s’effondrer tout le cône.
• Les signaux répulsifs sont nécessaires pour limiter la croissance des axones à des zones spécifiques
• On observe une surcroissance axonale dans le mutant neuropilin-/-
Comment un même facteur peut être attractif ou répulsif? (3)
• Selon le récepteur exprimé au niveau de l’axone
• Selon l’expression temporelle d’un récepteur sur l’axone
• Selon la concentration intracellulaire en cAMP
cAMP influence la polymérisation de l’actine
La concentration en cAMP peut changer dans le cône durant la croissance de l’axone
Qu’est-ce que la transduction du signal?
La transduction de signal désigne le mécanisme par lequel une cellule répond à l’information qu’elle reçoit, par des agents chimiques ou autres signaux. Elle commande une cascade de signaux secondaires, internes à la cellule ou externes, et des processus cellulaires internes.
• Les petites GTPases sont des intermédiaires importantes dans la régulation des dynamiques de
l’actine (catalyse GTP +eau = GDP + Phos.)
• RhoA augmente la contraction et la dépolymérisation de l’actine (effondrement du cone)
• Rac1 et Cdc42 augmentent la polymérisation de l’actine (permet orientation et croissance)
Qu’est-ce qui arrive lors d’une mutation de Comm?
axones commissuraux croisent jamais la ligne médiane donc ya pas de contat entre les 2 côtés
Qu’est-ce qui arrive lors d’une mutation de Robo?
mutant qui fait yek croiser la ligne médiane
Quelles sont les 4 étapes du croisement de la ligne médiane chez la drosophile?
- Les neurones qui n’expriment pas Comm expriment le récepteur Robo au niveau du cône et répondent à la molécule répulsive Slit.
- Les neurones commissuraux expriment le récepteur DCC sont attirés par Netrin au niveau de la ligne médiane. Quand le récepteur DCC est activé, il active la transcription de Comm.
- Dans les neurones commissuraux qui expriment Comm, l’expression du récepteur Robo à la membrane est inhibée.
- Une fois la ligne médiane traversée, DCC ne peut plus activer l’expression de Comm. Le récepteur Robo est de nouveau exprimé et l’axone est répulsé par Slit au niveau de la ligne médiane
Quelles sont les 4 étapes du croisement de la ligne médiane chez un mammi?
- Avant le croisement de la ligne médiane, les neurones expriment le transcrit Robo3A (ou 3.1) qui est capable d’inhiber l’expression de Robo1. Il n’y a donc pas de répulsion médiée par Slit et l’axone est attiré par la ligne médiane
- Chez ces mêmes neurones, le couple DCC/netrin assure une attraction positive vers la ligne médiane
- Après le passage de la ligne médiane, c’est un autre transcrit Robo3B (ou 3.2) qui est exprimé. Robo3B n’a pas d’effet sur l’expression de Robo1. Donc le couple Slit/Robo1 repousse l’axone de la ligne médiane.
- Robo1 fait baisser le niveau d’expression de DCC, donc on perd le pouvoir attractif du couple DCC/netrin
Commentla voie optique se forme?
RGC dans rétine migre en ventral guidé par laminine (substra attractif sur rétine) et doit rester sur rétine et slit le repousse pour qu’il reste sur rétine
RGC sont attirés par netrine dans nerf otique
Quand ya bcp e laminie et netrine, niveaux de AMPc localement chutent, ce qui empêche polymé d’actine donc netrine devient répulsif, quand on se sépare de laminine, netrine redevient attractif car bon niveau de AMPC et sort de l’oeil
Doit croiser ligne médiane râce à attirance par ephrineB (molé diffusive) ephrine b répulse récept Ephb donc ceux croisent et les autres vont tout droit, slit garde le tou à la bonne place
après chiasma, remonte en dorsal vers tectum grâce à répulsion de slit et sema3a; séquestrent axones sur le bord et font monter
arrivée au tectum, ya chute de FGF donc axone arrête de croitre
Wnts/Ephs/Ephrines (déterminent la position finale pour créer la carte tectale)
Qu’est-ce qui arrive lors de lésion de la moelle?
certains axones peuvent se régénérer mais pas dans la moelle
Les traumatismes causent une désorganisation cellulaire massive au site de la lésion
• La destruction du tissu autour de la lésion produit des débris cellulaires
• Formation d’une cicatrice astrocytaire
• Inflammation qui augmente la perte cellulaire
Les neurones du système nerveux central ont le potentiel de régénérer leurs axones
• Croissance des neurones centraux dans l’environnement d’un nerf périphérique nonendommagé
Comment la myéline inhibe la croissance axonale?
La myéline à un effet inhibiteur sur la croissance des neurones
• Les cônes de croissance qui contactent les débris de myéline vont fondre et se rétracter
• Au moins 3 des inhibiteurs dans la myéline sont des molécules qui se lient au récepteur, Nogo-R (NgR)
• NgR se lie à un corécepteur, p75
• Le voie de signalisation de p75 stimule l’activation de la petite GTPase Rho
• Molécules qui activent Rho stimulent l’effondrement du cytosquelette d’actine et la rétraction des cônes de croissance.
Quelles sont les stratégies thérapeutiques pour stimuler la régénération axonale post-lésion?
Antagonistes des récepteurs Nogo
Cible la voie de signalisation en aval; travaile sur la Rho GTPase localement pour empêcher dépolymé d’actine ou AMPc pour empêcher répulsion
