Cours 5 - Croissance et guidage axonal (complet)

Question 1

Nommer les 5 concepts de base de la croissance et du guidage axonal

Answer 1

1) Différentes vagues de croissance axonale
2) Cellules de guidage
3) Signaux de guidage dans l’environnement
4) Capacité sensorielles (détecter et intégrer) et motrices (avancer et se réorienter) du neurone
5) Cône de croissance comme centre de contrôle de la croissance

Question 2

Différencier axones pionniers vs axones suiveurs

Answer 2

Pionniers : initient le chemin, ont donc un cône de croissance plus complexe

Suiveurs : progressent le long de l’axone pionnier et des autres suiveurs sur cet axone

Question 3

Vrai/Faux : la morphologie du cône de croissance se complexifie proportionnellement à la complexité de l’environnement (ex. Nombre de chemins possibles)

Answer 3

Vrai (on dit qu’elle est dynamique et adaptative)

Question 4

Vrai/Faux : la vitesse de progression du cône de croissance augmente proportionnellement à la complexité de l’environnement (ex. Nombre de chemins possibles)

Answer 4

Faux, la vitesse diminue proportionnellement à la simplicité de l’environnement. Donc un environnement complexe ralentit le cône

Question 5

La croissance du cône éponyme se fait-elle vers l’extrémité distale ou proximale du neurone?

Answer 5

Distale

Voir diapo 27 si pas clair

Question 6

Nommer et décrire les trois domaines/zones du cône de croissance de proximal vers distal

Answer 6

1) Centrale (C) :
- Nombreux microtubules assemblés et stables

2) Transitionnelle (T) :
- Arcs d’actine perpendiculaires aux filaments d’actine du domaine P
- Myosine

3) Périphérique (P) :
- Actine filamenteuse assemblée
- Quelques microtubules dynamiques

Question 7

Quels procédés antagonistes dans le domaine P peuvent être modulés pour réguler la croissance du cône?

Answer 7

Polymérisation/dépolymérisation des microtubules et filaments d’actine

Question 8

Vrai/Faux : l’actine ne participe pas au guidage axonal

Answer 8

Faux, l’actine joue un rôle intégral dans le guidage axonal

Question 9

Expliquer les trois étapes de la progression du cône de croissance

Answer 9

1) Protrusion : filopodes et lamellipodes du domaine P avancent sur le substrat
2) Engorgement : domaine C rattrape le domaine P
3) Consolidation : reformation des arcs d’actine et rétraction des filopodes lassés derrière

Voir schéma diapo 34 au besoin

Question 10

Expliquer le modèle d’engrenage moléculaire

Answer 10

Découle du fait que la myosine du domaine T tire sur les filaments d’actine qui se rendent jusqu’au domaine P, cela cause un flux rétrograde d’actine.

Cellule statique : le flux rétrograde est équilibré dans la cellule, ce qui la garde stationnaire

Cellule en mouvement vers l’avant : attachement de protéines d’engrenage (ex. Intégrines), qui maintiennent l’actine en place de sorte que lorsque la myosine tire, c’est elle qui soit emportée vers l’avant, ce qui bouge toute la cellule aussi.

Question 11

Vrai/Faux : le guidage par engrenage fonctionne slm lorsque plusieurs filipodes rencontrent un signal attractif

Answer 11

Faux, un seul filipode peut détourner le cône au complet

Question 12

Vrai/Faux : la stabilité microtubulaire affecte la croissance axonale de la même manière que la polymérisation de l’actine

Answer 12

Vrai

Question 13

Quels sont les deux éléments de guidage axonal?

Answer 13

Substrats (molécules attachées à la matrice extracellulaire et aux cellules/axones voisins) et molécules diffusibles

Question 14

Quelles peuvent être les deux natures des signaux envoyés par les substrats?

Answer 14

Mécanique et chimique

Question 15

Donner les deux signaux mécaniques attractifs pour le cône de croissance

Answer 15

1) Voie la plus facile (ex. Collagène craqué, l’axone suit les craques)
2) Voie avec du support (ex. Prendra un pont artificiel pour se rendre à sa cible, mais n’ira pas dans le vide)

Question 16

Comparer les effets d’un substrat adhérent vs non-adhérent sur l’axone en croissance

Answer 16

Adhérent : cône s’aplatit, s’étend (filopodes) et ralentit

Non-adhérent : cône s’épaissit, diminue ses contacts et avance rapidement

Question 17

Quels sont les deux paramètres qui déterminent la croissance de l’axone sur un substrat?

Answer 17

1) Adhésivité du substrat

2) Capacité d’attachement et de détachement de l’axone

Question 18

Définir fasciculation, donner la molécule qui le permet et son mécanisme

Answer 18

Adhésion d’axones en faisceaux

Facilité par les contacts homophiles (entre deux mêmes molécules) CAMs (Cell Adhesion Molecules), chez un mutant knockout (ex. qui n’a pas fasciclin II - Fas II), les faisceaux axonaux sont perturbés.

Question 19

Vrai/Faux : les contacts homophiles entre CAMs permettent aussi aux axones de passer la ligne médiane

Answer 19

Faux, ce sont des contacts hétérophiles (entre deux molécules différentes)

Question 20

Quel est l’effet de l’acide sialique sur les CAMs, et conjointement sur la fasciculation neuronale

Answer 20

Acide sialique diminue l’adhésion des CAMs, donc les neurones seront plus libres (par opposition à fasciculés) proportionnellement au gradient d’acide sialique.
Niveau de sialylation varie selon stade de développement et lieu dans système nerveux.

Question 21

Expliquer l’hypothèse “labelled pathways” en lien avec les CAMs

Answer 21

Axones pionniers expriment dynamiquement des CAMs particuliers qui permettent une signalisation complexe et variée qui guide axones suiveurs.

Question 22

Définir chimiotaxie, et expliquer l’application au guidage axonal

Answer 22

Phénomène par lequel une cellule dirige ses mouvements en fonction du gradient de certaines espèces chimiques présentes dans l’environnement

Le cône de croissance fait preuve de chimiotaxie lorsqu’il modifie ses mouvements selon les molécules diffusibles attractives/répulsives du milieu

Question 23

Vrai/Faux : seules les cibles des neurones sécrètent des facteurs chimiotactiques

Answer 23

Faux, il y en a aussi sécrétés localement en chemin qui guident les axones initialement, ceux venant des cibles sont surtout importants pendant les dernières étapes

Question 24

Quelles sont les deux autres familles de molécules participant au guidage par chimiotaxie? (Slm nommer)

Answer 24

• Facteurs homéotiques (Hox)

- Facteurs de régionalisation du système nerveux (Wnt, BMP, Shh, etc.)

Question 25

Quelles sont les conséquences de la rencontre d’une molécule diffusible répulsive sur le cône de croissance?

Answer 25

• Rétractation des filopodes
• Retrait du cône de croissance

L’ensemble de ces conséquences est décrit comme l’effondrement du cône de croissance

Question 26

Vrai/Faux : contrairement aux signaux attractif, il faut que plusieurs filopodes rencontrent des signaux répulsifs pour causer une réponse

Answer 26

Faux, un seul filopode qui rencontre une molécule diffusible répulsive peut faire s’effondrer tout le cône

Question 27

Comment est-ce qu’un même facteur peut-être à la fois attractif et répulsif?

Answer 27

• Selon la nature et l’expression temporelle (moment du développement) du récepteur exprimé au niveau de l’axone
• Selon concentration intracellulaire en AMPc (influence polymérisation de l’actine)

Question 28

Par quelles molécules la transduction des signaux de guidage est-elle entre autres exécutée?

Answer 28

Petites GTPases :

• RhoA augmente contraction et dépolymérisation actine
• Rac1 et Cdc42 augmente polymérisation actine

Question 29

Nommer les trois défis in vivo du guidage axonal vus en classe

Answer 29

1) Croisement de la ligne médiane
2) Voie optique
3) Lésions

Question 30

Expliquer le mécanisme qui permet aux axones d’être attirés par la ligne médiane, puis d’être repoussés après l’avoir traversée CHEZ LES INVERTÉBRÉS

Answer 30

1) Avant croisement, neurones commissuraux expriment pas Comm, ils expriment Robo (répond à molécule répulsive Slit)
2) Lorsqu’ils sont suffisamment proche, ils expriment récepteur DCC (qui répond à molécule attractive Netrin). Il y a grosse concentration de Netrin dans la ligne médiane, donc axones sont attirés.
3) Neurones qui expriment DCC expriment aussi Comm, qui inhibe l’expression de Robo
3) Après passage de la ligne médiane, DCC ne peut plus activer Comm, donc l’expression de Robo est rétablie, ce qui repousse l’axone de la ligne médiane.

Question 31

Expliquer le mécanisme qui permet aux axones d’être attirés par la ligne médiane, puis d’être repoussés après l’avoir traversée CHEZ LES VERTÉBRÉS

Answer 31

1. Avant croisement, neurones expriment transcrit Robo3A (inhibe l’expression de Robo1). Pas de répulsion par couple Slit/Robo1, l’axone est attiré par ligne médiane
2. Chez mêmes neurones, couple
   DCC/Netrin assure attraction positive vers ligne médiane
3. Après passage ligne médiane, autre transcrit Robo3B exprimé. Robo3B pas d’effet sur expression Robo1, donc couple Slit/Robo1 repousse l’axone de
   ligne médiane.
4. Robo1 fait baisser niveau d’expression de
   DCC, donc on perd pouvoir attractif du couple
   DCC/Netrin

Question 32

Décrire chronologiquement le rôle de chaque facteur impliqué dans le chemin des axones des cellules ganglionnaires rétinales, et leur lieu d’expression

Answer 32

1) Netrin-1 : attractif, fait sortir l’axone de la rétine
- Dans la rétine

2) Laminin : diminue AMPc, rend Netrin 1 répulsif, permet à axone de ne pas être éternellement attiré par Netrin de la rétine pour pouvoir sortir
- À la tête du nerf optique

3) Slit, Shh : répulsifs, divisent les axones selon qu’ils doivent croiser le chiasma ou non
- Au chiasma optique

4) Ephrin-B : récepteur sensible à Slit, exprimé dans les axones qui ne croisent pas, qui sont repoussés
- Cône de croissance

5) Sema3A : répulsif, garde l’axone en périphérie
- Autours du tractus optique

6) FGF : diminution de sa concentration indique entrée dans tissu cible
- Tissu cible…

7) Wnts, Ephs, Ephrines : déterminent position finale pour créer carte tectale
- Tectum

Question 33

Vrai/Faux : la myéline a un effet inhibiteur sur la croissance des neurones

Answer 33

Vrai

Question 34

Quel récepteur est responsable de l’effondrement du cône de croissance lors d’un contact avec de la myéline ?

Answer 34

Nogo-R, avec signalisation GTPase