Cours 7

Question 1

LE DÉVELOPPEMENT DU CERVEAU

Answer 1

Objectif: comprendre comment se forment les connexions entre les neurones et comment elles se modifient au cours du développement.
• Les réseaux neuronaux sont élaborés à partir d’instructions génétiques, qui permettent aux axones de détecter leur trajet approprié et leurs cibles exactes.

• La mise en place définitive des circuits nerveux dépend aussi fortement de l’information sensorielle issue de l’environnement, particulièrement dans la petite enfance.

• Donc, l’expérience et la génétique contribuent ensemble au développement du SN.

Question 2

La prolifération cellulaire -1

Answer 2

À un stade très précoce du développement, les parois du tube neural sont constituées de 2 couches cellulaires: la zone marginale et la zone ventriculaire.

5 stades de développement:
1) Une cellule de la zone ventriculaire envoie des projections vers la surface externe.
2) Le noyau migre vers la périphérie et subit une réplication de son ADN.
3) Le noyau (contenant 2 copies d’ADN) revient en arrière.
4) La cellule rétracte ses projections périphériques.
5) La cellule se divise en deux (suite diapo suivante

Les cellules qui se divisent, les progéniteurs neuronaux, aussi nommées cellules de la glie radiaire, sont à l’origine de tous les neurones et astrocytes du cortex cérébral.

À un stade précoce, les cellules de la glie radiaire ne sont que plusieurs centaines de cellules, mais elles vont former des milliards de neurones.
Ce sont des cellules souches pluripotentes: elles peuvent se différencier en différentes populations cellulaires.
b) Division cellulaire symétrique:
Ces cellules se divisent pour accroitre la population des progéniteurs; une cellule-mère donne 2 cellules de la glie radiaire.

c) Division cellulaire asymétrique: Elle survient plus tard au cours du développement.
- Une cellule fille migre pour atteindre sa position finale dans le cortex et ne se divise plus = précurseur neuronal.
- L’autre cellule fille reste dans la zone ventriculaire et se divise à nouveau = progéniteur (cellule de la glie radiaire).
Les cellules de la glie radiaire répètent ce pattern jusqu’à ce que l’ensemble des neurones et des cellules gliales du cortex soit généré

Question 3

À distinguer progéniteurs vs précurseurs neuronaux

Answer 3

• Progéniteurs neuronaux:
Les progéniteurs neuronaux sont des cellules qui peuvent encore se diviser.

• Précurseurs neuronaux:
Tandis que les précurseurs neuronaux sont des neurones immatures (qui ne se divisent plus). (Cellule qui deviendra un neurone)

Question 4

Division cellulaire symétrique et asymétrique
Les facteurs de transcription

Answer 4

(ex. Notch-1 et Numb), qui vont modifier l’expression des gènes, ne sont pas répartis uniformément dans la cellule mère.

Le clivage symétrique sépare ces constituants de façon homogène entre les 2 cellules filles.

Le clivage asymétrique sépare les différents constituants, donc les cellules filles ne sont pas semblables et auront des destins différents.

Question 5

La prolifération cellulaire chez l’humain

Answer 5

• La plupart des neurones de notre néocortex sont formés entre la cinquième semaine et le cinquième mois de gestation, avec une vitesse de production de neurones incroyable, de l’ordre de 250 000 nouveaux neurones formés par minute au maximum du processus.

• La prolifération cellulaire est terminée avant la naissance, bien que quelques régions cérébrales, très peu nombreuses, restent ensuite en capacité de générer certains neurones (ex. l’hippocampe).

• Lorsqu’une cellule fille devient neurone, elle perd sa capacité à se diviser.

Question 6

Migration des précurseurs neuronaux

Answer 6

Les précurseurs neuronaux (c’est-à-dire des neurones immatures) migrent en glissant le long des prolongements fins émis par les cellules de la glie radiaire entre la zone ventriculaire et la pie-mère.
Lorsque toutes les cellules corticales ont rejoint leur destination, les cellules de la glie radiaire rétractent leurs prolongements.

Question 7

Développement du cortex:

Answer 7

des zones internes vers les zones externes.
Les premières cellules qui migrent à partir de la zone ventriculaire vont former la sous- plaque (qui va éventuellement disparaitre), puis la plaque corticale.

Les premières cellules qui arrivent à la plaque corticale vont former la couche VI.

Puis, les précurseurs neuronaux destinés à la couche V migrent et traversent la couche VI et se localisent au niveau de la plaque corticale.
Puis successivement, les cellules qui migrent vont former les couches IV, III et II et remplacer la plaque corticale.

Question 8

Différentiation des précurseurs neuronaux en neurones pyramidaux

Answer 8

La différentiation des précurseurs neuronaux commence par le bourgeonnement de neurites sur le corps cellulaire.

Ces neurites se différencient et donnent un axone et des dendrites.

Une protéine, la sémaphorine, est secrétée par les cellules de la zone marginale. La sémaphorine repousse les axones des cellules et attire les dendrites des futurs neurones.

Différenciation = les changements morphologiques qui transforment un précurseur en un type spécifique de neurone.

Question 9

Différentiation des aires corticales

Answer 9

a) Dans le télencéphale du fœtus, il y a deux gradients complémentaires de facteur de transcription :
Pax6 (cortex antérieur) et Emx2 (cortex postérieur) sont présents.

b) La taille des aires corticales change avec ces gradients.
Chez les souris mutantes produisant moins de Emx2, il y a une réduction des aires postérieures (V) et une expansion des aires antérieures (cortex moteur: M). Aires visuelles trop petite
Chez les souris mutantes produisant moins de Pax6, les aires postérieures dominent (cortex visuel: V). Mutante = enlevé un gène

Question 10

Genèse des connections neuronales

Answer 10

La formation des voies neuronales se déroule en
3 phases. Prenons comme exemple la formation des connections visuelles.

Les axones des cellules rétiniennes en développement doivent effectuer plusieurs choix avant de trouver leur position correcte dans le CGL.

① Pendant la phase de la sélection des voies, les axones doivent choisir le trajet correct.
② Pendant la phase de sélection des cibles, les axones doivent se diriger vers la structure à innerver (CGL et non CGM).
③ Pendant la phase de sélection fine des connexions neuronales, les axones doivent choisir les cellules de la structure cible avec lesquelles ils vont former des synapses.

Dans chacune des 3 phases la sélection dépend de la communication entre les cellules

Question 11

Croissance de l’axone

Answer 11

Lorsque le précurseur neuronal en migration a trouvé sa destination dans le système nerveux, il émet des prolongements (les neurites) qui vont former l’axone et les dendrites. L’extrémité en croissance d’un neurite est le cône de croissance.

Le corps cellulaire a trouvé sa maison, mais on veut connecter les différentes partie du cerveau = croissance de l’axone à l’aide des filopodes

L’extrémité exploratrice du cône de croissance est composée de feuillets membranaires aplatis, les lamellipodes.

De fines expansions partent des lamellipodes, les filopodes, qui s’étirent et se rétractent constamment pour explorer l’environnement. La croissance du neurite se produit lorsqu’un filopode, au lieu de se rétracter, s’accroche à la surface et étire vers l’avant le cône de croissance.

Question 12

Cônes de croissance

Answer 12

Les filopodes des cônes de croissance tâtonnent à la recherche de l’itinéraire correct.

Question 13

L’élongation de l’axone

Answer 13

La croissance ne peut se produire que si la matrice extracellulaire contient les protéines appropriées: elle est alors permissive. La matrice extracellulaire est formée de protéines fibreuses déposées entre les cellules (le substrat).

Sur l’image, la matrice extracellulaire contient une glycoprotéine nommée laminine.

L’axone en développement exprime à sa surface des molécules, les intégrines, qui se lient à la laminine, c’est ce qui permet l’élongation de l’axone sur le substrat.

Les membranes des axones voisins se lient ensemble grâce aux molécules d’adhésion (CAM: cell adhesion molecules) et peuvent ainsi s’allonger ensemble en faisceaux.
= Sont des milliers à le faire en même temps

Question 14

Corridor de substrat permissif

Answer 14

Les substrats permissifs sont souvent entourés de substrats répulsifs. Les neurones progressent dans les corridors de substrats permissifs qui déterminent leur chemin.

Question 15

Chimioattraction et chimiorépulsion

Answer 15

1) Un axone en croissance doit trouver les cibles éloignées adéquates et éviter les cibles inappropriées.

2) Les signaux chimioattractifs (+) agissent à distance et orientent/guident le cône de croissance.

3) L’attraction provoquée par contact maintient les paquets d’axones en faisceaux (+); indispensable pour la formation d’un nerf (ex.CAM).

4) Les signaux chimiorépulsifs (-) agissent aussi à distance et permettent d’éviter une cible inappropriée.

5) Les signaux trophiques (orange) maintiennent la vie et la croissance des neurones après qu’ils soient entrés en contact avec leur cible appropriée.

Question 16

Guidage axonal dans la moelle épinière:

Answer 16

Formation du faisceau spinothalamique

Les cônes de croissance s’orientent vers leur cible dû à des molécules qui sont attractives ou répulsives.

Un facteur chémoattractif est une molécule diffusible agissant à distance pour attirer les axones en développement vers leur cible.
Ex. La protéine nétrine, secrétée par les neurones de la partie ventrale médiane de la moelle épinière.

La nétrine attire les neurones (qui possèdent des récepteurs à nétrine) de la corne dorsale de la moelle qui vont traverser la ligne médiane et former le faisceau spinothalamique.

Après que les cônes de croissance aient traversé la ligne médiane (décussation), les cônes de croissance expriment le récepteur Robo.

Celui-ci est le récepteur de la protéine slit, un facteur chémorépulsif qui repousse les axones de la ligne médiane vers la périphérie.

Question 17

Formation des synapses dans le SNC

Answer 17

① Les filopodes se forment et se rétractent continuellement à partir des dendrites. Puis, un filopodium dendritique contacte au hasard un axone.

② Ce contact conduit au recrutement de vésicules synaptiques et de protéines de la zone active dans la terminaison présynaptique.

③ La libération de neurotransmetteurs induit l’accumulation des récepteurs dans la membrane post synaptique au niveau de la zone de contact.

En plus de la libération des neurotransmetteurs, l’entrée de Ca++ dans la terminaison présynaptique induit des modifications du cytosquelette qui amènent le cône de croissance à s’aplatir, prendre l’aspect d’un bouton terminal et adhérer à la membrane post-synaptique.

Question 18

Les synapses glutamatergiques

Answer 18

Pendant le développement, les synapses se forment en l’absence de toute activité électrique. Cependant, lorsque la transmission synaptique devient fonctionnelle, celle-ci joue un rôle dans la configuration finale des circuits neuronaux. (Lorsque le bébé vit des sensations = électrique commence)
Dans une synapse glutamatergique excitatrice il y a 2 sortes de récepteurs-canaux: AMPA et NMDA.

Question 19

Particularité du récepteur NMDA

Answer 19

• Au potentiel de repos (-70mV), le récepteur NMDA est bloqué par un ion Mg2+. Il n’y a pas de passage d’ions (Na+ ou Ca2+) possible.
• Lorsque la membrane est dépolarisée (potentiel positif), les ions Mg2+ sortent du canal et les autres ions (Na+ et Ca2+) peuvent entrer par le canal vers l’intérieur du neurone.

Question 20

Les synapses silencieuses

Answer 20

Chez les rats après la naissance, les synapses glutamatergiques qui se forment ne contiennent que des récepteurs NMDA. (Synapses silencieuses)

a) 2ième jour après la naissance (P2):
Comme au potentiel de repos les récepteurs NMDA sont bloqués par le Mg2+, le glutamate libéré à la synapse n’a pas d’effet au niveau post-synaptique: la synapse est donc « silencieuse ». Pour démontrer la présence des récepteurs NDMA on dépolarise le neurone à +40mV, on peut ainsi mesurer le courant qui sort des canaux. (AP5 ou APV est un antagoniste des récepteurs NMDA).

Les synapses glutamatergiques deviennent graduellement fonctionnelles au cours de la première semaine de développement post-natal lorsque les récepteurs AMPA sont incorporés à la membrane post-synaptique. (CNQX est un antagoniste des récepteurs AMPA).
b) 6ième jour après la naissance (P6)

L’histogramme montre la diminution de la proportion de synapses contenant seulement les récepteurs NMDA (synapses silencieuses ou «pure NMDA synapses») au cours de la première semaine de développement post-natal.

Au fur et à mesure que les synapses silencieuses diminuent il y a une augmentation des synapses glutamatergiques fonctionnelles (NMDA + AMPA récepteurs).

Question 21

Activation des synapses glutamatergiques

Answer 21

a) Lorsque les récepteurs AMPA et NMDA sont présents ensemble sur la membrane post-synaptique, la libération de glutamate entraine d’abord l’ouverture des récepteurs AMPA; les récepteurs NMDA sont encore bloqués par le Mg2+.

b) L’entrée de Na+ par les récepteurs AMPA produit une dépolarisation qui repousse le Mg2+ à l’extérieur du canal NMDA. Les récepteurs NMDA deviennent ainsi fonctionnels; le calcium (Ca2+) et le sodium (Na+) peuvent alors entrer dans la cellule par les récepteurs NMDA. Le calcium est probablement à l’origine de mécanismes biochimiques qui renforcent l’efficacité synaptique.

Question 22

L’activité synaptique est renforcée par l’insertion de récepteurs AMPA

Answer 22

La conséquence de l’activation des récepteurs NMDA et de l’entrée de calcium est l’insertion de nouveaux récepteurs AMPA dans la membrane post-synaptique.
Ceci s’accompagne aussi de changements structuraux au niveau de la synapse qui la rendent plus efficace.
S’intègre à la membrane

Question 23

Élimination des cellules et des synapses

Answer 23

Au cours d’une longue période de développement qui commence avant la naissance et dure jusqu’à l’adolescence, les connexions sont affinées, il y a une réduction drastique du nombre de neurones et des synapses nouvellement élaborées.

Lorsque les axones ont rejoint leur cible et que les synapses commencent à se former, le nombre de neurones diminue car il y a une compétition pour les facteurs trophiques. La nourriture (facteurs trophiques) produite par les cellules cibles est en quantité limitée. Il y a donc une sélection de neurones par mort neuronale.

Rita Levi-Montalcini (1909-2012) Prix Nobel en 1986:
Pour l’identification du premier facteur trophique, le facteur de croissance nerveux (NGF: nerve growth factor).

Le NGF produit par les cellules cibles est capté par les axones et transporté de façon rétrograde jusqu’à leur soma pour favoriser la survie de ces neurones.

Question 24

Les neurotrophines

Answer 24

Les cellules cibles = constituée par les neurotrophines.

La famille des neurotrophines, comprend :
- NGF : facteur de croissance nerveuse
- BDNF
- NT-3 et NT-4 (Neurotrophines 3 et 4)

Fonctions des neurotrophines:
1) croissance et la survie des neurones
2) guidage axonal
3)stimulent la synaptogénèse (bcp de connexions)

Question 25

La réorganisation synaptique dépend de l’activité

Answer 25

Par exemple, un neurone a une capacité synaptique de 6 synapses et reçoit des afférences de A et B.
Il peut se produire une réorganisation synaptique, dans laquelle un neurone présynaptique forme 5 synapses et l’autre une seule; ce qui remplace l’organisation synaptique symétrique de départ. C’est la dernière étape dans le processus de sélection de la destination finale des synapses.
Contrairement aux étapes plus précoces de la formation des connexions neuronales, la réorganisation synaptique est une conséquence de l’activité neuronale et de la transmission synaptique.
Plus une synapse est utilisée, plus elle va faire des connections

Question 26

Formation et élimination de synapses dans le cortex visuel d‘un animal dont un oeil a été bloqué après la naissance:

Answer 26

Les modifications synaptiques dépendent de l’activité nerveuse et de l’expérience sensorielle.

Œil gauche: Une forte activation entraine la formation de nouvelles synases.

Œil droit avec occlusion (bloqué pendant quelques semaines) :
Les synapses non utilisées se détériorent.

Question 27

Les colonnes de dominance oculaire
Rappel:

Answer 27

Le cortex strié reçoit les informations de l’hémichamp contralatéral.
Mais chaque hémisphère reçoit de l’information visuelle venant des deux yeux

Les afférences de chaque œil, qui arrivent du corps genouillé latéral (CGL), puis atteignent la couche IV du cortex strié sont réparties en bandes provenant alternativement de l’œil gauche et droit.

C’est ce qu’on appelle les colonnes de dominance oculaire

Question 28

La réorganisation synaptique dépend de l‘expérience sensorielle -1

Answer 28

Après la naissance on bloque un œil de l’animal (chat) pendant quelques semaines. L’excitation sensorielle arrive donc d’un seul oeil et on évalue les répercussions sur le cortex strié.

La figure montre l‘arborisation des neurones de la couche IV du cortex visuel (qui reçoit les axones du CGL) après une privation monoculaire (deprived eye).
La privation entraine une perte de dendrites dans la couche IV du cortex visuel.

La même expérience de privation monoculaire a été faite sur des singes.
Les micrographies proviennent de la couche IV du cortex strié d’un singe.
a) Bandes de dominance oculaire d’un singe normal
b) Singe ayant subi une privation visuelle monoculaire à partir de 2 semaines pendant 2 mois.

L’œil non occulté a subi l’injection d’un traceur radioactif (bande claire).
On remarque l’extension des colonnes de dominance oculaire (couche IV) provenant de l’œil ayant reçu de l’information visuelle car aucune activité n’arrive de l’œil occulté.

La période critique pour les modifications du cortex visuel (IV) est 6 semaines après la naissance chez le macaque. Après cela, l’influence de l’environnement est très réduite.

Question 29

Période critique

Answer 29

Dans certaines périodes précoces de la vie, les voies neuronales sont très sensibles aux influences de l’environnement.

On parle de période critique pour désigner l’intervalle de temps durant lequel un véritable remodelage des voies cérébrales est possible.
- Konrad Lorenz (1930), le père de l’éthologie, a été le premier à décrire cette période critique. Il découvrit qu’en l’absence de la mère l’attachement social des oies cendrées pouvait se transférer à des objets en mouvement ou Lorenz lui-même.
- Après cette imprégnation, les oisons suivent cet objet (donc Lorenz !) et se comportent comme s’il s’agissait de leur mère.
- Lorenz utilisa le terme d’« empreinte » (imprinting) car cette première image visuelle est fixée de façon assez permanente dans le cerveau des oisillons.
- Cette empreinte est limitée à une très courte période de temps (environ 2 jours après l’éclosion des oeufs), que Lorenz a appelée « période critique » pour l’attachement social.

Question 30

Synthèse du développement cérébral chez l’enfant

Answer 30

• Sous l’influence du programme génétique, les neurones se mettent en place en majeure partie au cours de la vie embryonnaire.
• Les connexions entre les neurones commencent à s’établir à la fin de la grossesse. Et au contraire de la précédente, cette étape fait intervenir l’environnement.
  - Mais la fabrication du cerveau est loin d’être terminée : 10 % des connexions s’établissent à la fin de la vie fœtale et sont présentes à la naissance.
  - 90 % des connexions s’établissent après la naissance, et en particulier durant les deux premières années de vie, en fonction de l’environnement du bébé (stimulations, interactions…).
• En effet, dès sa naissance, l’enfant est confronté à une multitude de situations qui vont contribuer à construire sa personnalité et ses aptitudes motrices. Certaines connexions vont alors être maintenues, d’autres vont disparaître.
• Si nos gènes sont à l’origine de notre cerveau et des cellules qui le constitue, il ne s’agit là que de son organisation générale.
• La plasticité, elle, va intervenir au fur et à mesure des expériences vécues, et permettre l’élaboration d’une multitude de connexions formant un réseau neuronal propre à chacun de nous, et en perpétuelle évolution.

Question 31

La plasticité cérébrale

Answer 31

1) La plasticité cérébrale au cours de l’apprentissage et de l’entrainement
Les zones du cortex moteur ou sensitif peuvent s’agrandir lors de l’apprentissage d’un instrument de musique, d’un sport ou d’un métier particulier.
Exemples vus précédemment: Les expériences d’amputation ou de surutilisation d’un doigt avec le singe (cours 5); la plasticité des cartes corticales motrices chez les rats (cours 6); la violoniste, les taxis de Londres

2) Rôle de la plasticité cérébrale dans la récupération des lésions cérébrales
Lors d’un AVC (accident vasculaire cérébral) dans l’aire motrice, le patient devient paralysé d’un côté (hémiplégie). On peut alors faire de la rééducation fonctionnelle pour récupérer les fonctions motrices perdues, car le cerveau peut se réorganiser pour pallier la zone morte (dans 2/3 des cas).
• L’aire corticale qui se trouve du même côté que le membre paralysé (donc dans l’hémisphère sain) semble prendre en charge la motricité des membres affectée par l’AVC.
• Dans l’hémisphère atteint une partie des zones voisines de la lésion semble prendre le relais.

• La récupération neurologique serait possiblement due à l’activation de cellules nerveuses existantes mais sous-employées, en plus de la formation de nouvelles connexions dans le réseau neuronal.
• Les enfants récupèrent beaucoup plus facilement de lésions cérébrales car la plasticité cérébrale est plus importante pendant la croissance.

3) Réorganisation corticale suite à un accident affectant un membre comme une amputation
Des changements notables des aires corticales motrices ont été observés chez des accidentés ayant dû subir des amputations.
- Très rapidement après la perte d’un membre comme la main, la zone motrice représentant la main devient de plus en plus petite car les zones voisines s’agrandissent (en particulier celle du visage).

• Lorsqu’on le peut, on remplace la main par une prothèse robotisée que le patient apprend à contrôler en contractant les muscles de ses avant-bras. Dans ce cas la région motrice dédiée à la main régresse beaucoup moins.
• Chirurgie pour greffe de main (expérience faite en l’an 2000).
• Avant la greffe, la zone corticale de la main était fortement réduite, celle du visage s’étant agrandie.
• Après la greffe, la zone correspondant aux mains était à nouveau active pour commander les mouvements des doigts.

Conclusion: Les mains greffées sont reconnues et activées de manière normale par le cortex moteur

Question 32

Régénération neuronale

Answer 32

La régénération neuronale, c’est-à-dire la repousse du neurone lésé, ne se déroule pas aussi bien chez les mammifères que chez les vertébrés inférieurs ou les invertébrés.

Chez les mammifères adultes, la régénération est quasiment nulle dans le SNC mais est possible dans le SNP.

Ce sont les cellules de Schwann, qui induisent la régénération dans les SNP des mammifères en produisant des facteurs trophiques et des molécules d’adhésion cellulaire (CAM).
1) Les facteurs trophiques stimulent la pousse de nouveaux axones
2) Les CAM localisées sur les cellules de Schwann marquent la voie le long de laquelle repoussent les neurones en train de régénérer.

Les oligodendrocytes du SNC ne stimulent ni ne guident la régénération; ils secrètent des facteurs qui bloquent la régénération.

Question 33

Régénération dans le SNC et SNP

Answer 33

Chez les humains, les axones du SNC ne peuvent pas régénérer, seulement ceux du SNP.
Alberto Aguayo (Montréal) a montré qu’un écrasement du nerf optique (SNC) de rat est capable de régénérer dans une greffe de nerf sciatique. (Et fonctionner normalement)

Les expériences de M. Schwab (Zurich) indiquent qu’une protéine nogo, sécrétée par les oligodendrocytes (SNC) lorsqu’ils sont endommagés, inhibe la croissance axonale. Les cellules de Schwann (SNP) n’expriment pas nogo.

Question 34

Régénération d’un nerf périphérique

Answer 34

1)Les macrophages (globule blanc) éliminent les débris du segment périphérique en cours de dégénération.
2)Les cellules de Schwann prolifèrent, expriment des molécules d’adhésion et sécrètent des neurotrophines qui stimulent la repousse.
3)Le corps cellulaire de l’axone qui régénère et exprime des gènes qui induisent la croissance de l’axone (ex. des récepteurs qui répondent aux facteurs émanant des cellules de Schwann)

Question 35

Lésion du système nerveux central
Les lésions cérébrales causent :

Answer 35

1) Une prolifération locale de cellules gliales (astrocytes, oligodendrocytes et microglie)
2)Une croissance intense de leurs prolongements autour du site de la lésion.

Cela forme une cicatrice gliale. La cicatrice gliale est une barrière majeure à la repousse des axones et des dendrites dans le SNC.
Les oligodendrocytes et les astrocytes produisent aussi diverses molécules qui inhibent la croissance de l’axone. Les axones se détournent donc de la cicatrice gliale.

Neurogénèse chez l’adulte dans le gyrus dentelé de l’hippocampe
On a longtemps cru (dogme qui a duré presque 100 ans!) qu’il n’y avait pas de neurogénèse, c’est-à-dire la formation de nouveaux neurones, possible chez l’adulte.

On sait maintenant que ce n’est pas le cas. Les neurones d’une partie de l’hippocampe, le gyrus dentelé, se forment continuellement au cours de la vie.

Question 36

Images du gyrus dentelé

Answer 36

A) - Les corps cellulaires des neurones sont colorés en bleu.
- Les cellules gliales en vert.
- Les nouvelles cellules en rouge. (Marqueur immunohistochimique possédant une affinité pour les nouveaux neurones.)

B) Dans la photo du bas (grossissement), on voit que les nouvelles cellules sont colorées en bleu et en rouge: ce sont donc de nouveaux neurones.

Question 37

Neurogénèse chez l’humain adulte

Answer 37

Dans les années de 1955 à 1963, des centaines de bombes nucléaires furent testées dans l’atmosphère. Un pic de carbone radioactif (14C) a pollué l’atmosphère et a été incorporé dans les molécules biologiques de toutes les espèces vivantes.
Cette radioactivité constitue un marqueur de toutes les cellules produites pendant cette période.
- Deux chercheurs suédois du Karolinska Institute ont fait des études post-mortem sur des cerveaux d’individus soumis à ces radiations. Ils ont découvert que les neurones du néocortex étaient tous aussi âgés que les individus eux-mêmes, indiquant qu’aucun nouveau neurone n’avait été formé. Par contre, leurs résultats montraient que les neurones de l’hippocampe étaient produits continuellement tout au cours de la vie.
- 700 nouveaux neurones sont ajoutés chaque jour dans l’hippocampe!
- À peu près la même quantité disparait chaque jour.
- Donc, le nombre total de neurones dans l’hippocampe demeure constant.
- Il y a 2% de renouvellement par jour.
- Votre hippocampe d’aujourd’hui est différent de celui que vous aviez l’année dernière!

L’environnement influence la neurogénèse chez l’adulte
- Fred Gage a montré que les rats adultes mis dans un environnement enrichi et stimulant (où il y a de nouveaux endroits à explorer), avaient une neurogénèse accrue par rapport à ceux restés dans un environnement pauvre.
- De même, les rats qui peuvent faire de l’exercice avec une roue dans leur cage produisent aussi plus de nouveaux neurones.

Question 38

Environnement pauvre vs environnement enrichi

Answer 38

Le milieu pauvre correspond aux conditions usuelles d’élevage des rats de laboratoire. Ou à des conditions offrant encore moins de possibilité d’apprentissage (masquage des bruits extérieurs, obscurité permanente, aliments en poudre n’offrant aucune possibilité de manipulation, isolement.

Le milieu enrichi s’apparente à une transposition anthropomorphique d’un « Jardin d’enfants ».

Les animaux vivant dans des environnements enrichis…
Les rats qui ont été mis dans des milieux enrichis ont plusieurs avantages autant sur le plan comportemental qu’au niveau cérébral:
1) des facultés d’apprentissage et de mémorisation accrues
2) une meilleure réponse neurobiologique aux situations de stress

De plus, les analyses post-mortem indiquent :
3) une neurogénèse accrue
4) un nombre de dendrites et de synapses augmenté
5)un volume et un poids cérébral supérieurs à ceux présentés par les animaux contrôles.

Question 39

L’exercice favorise:

Answer 39

la neurogénèse dans l’hippocampe (gyrus dentelé) de rats adultes
Les rats «Runners» avaient une roue dans leur cage pendant 4 semaines.
L’exercice physique, ici la course, augmente la prolifération cellulaire dans le gyrus dentelé de rats adultes par rapport aux contrôles.

c,d: Marqueurs immunofluorescents
- les neurones sont verts
- les cellules gliales bleues
- les nouvelles cellules sont en orange

L’exercice sur un tapis roulant favorise aussi la croissance des dendrites

L’exercice physique stimule
1) la neurogenèse (création de nouveaux neurones) dans l’hippocampe.
2) la croissance des dendrites et axones
3) l’apparition de nouvelles synapses
4) l’angiogenèse (création de nouveaux microvaisseaux).

Question 40

Les étapes de la neurogénèse dans l’hippocampe d’un rat adulte

Answer 40

1) Les progéniteurs neuronaux (vert) se divisent le long de la partie intérieure du gyrus dentelé (subgranular zone: SGZ).
2)Les progéniteurs se différencient en neuroblastes (jaune) et migrent. (granule cell layer: GCL)
3) En 3 semaines, ils se différencient en cellules granulaires (brunes) et étendent leurs axones dans la region CA3 de l’hippocampe.