Cours 8 : développement du cerveau Flashcards
Quels éléments contribuent au développement du SN?
- Expérience : info sensorielle petite enfance
- Génétique : instructions génétiques
De quoi sont constituées les parois du tube neural à un stade précoce?
- Zone marginale
- Zone ventriculaire
5 stades du développement (de la prolifération)
1) une cellule de la zone ventriculaire envoie des projections vers la surface
2) noyau migre vers périphérie et subit réplication de son ADN
3) Noyau contenant 2 copies d’ADN revient en arrière
4) cellule rétracte ses projections périphériques
5) cellule se divise en 2
Cellules de la glie radiaire
- Cellules qui se divisent : progéniteurs neuronaux
- Sont à l’origine de tous les neurones et astrocytes du cortex cérébral
Cellules souches pluripotentes
- Cellules de la glie radiaire à un stade précoce
- Formeront milliards de neurones, se différencient en différentes pop cellulaires en répétant pattern division cellulaire symétrique et asymétrique
Division cellulaire symétrique
Cellules se divisent pr accroitre population des progéniteurs
Division cellulaire asymétrique
-Survient plus tard au cours du développement: - Une cellule fille migre pour atteindre sa position finale dans le cortex et ne se divise plus. - L’autre cellule fille reste dans la zone ventriculaire et se divise à nouveau
Facteurs de transcription
- Vont modifier l’expression des gènes
- Ne sont pas répartis uniformément dans cellule mère
Clivage symétrique
Sépare constituants de façon homogène entre 2 cellules filles
Clivage asymétrique
Sépare les différents constituants, cellules filles pas semblables, auront destins différents
Particularité des cellules filles
Qd elle devient neurone, elle perd sa capacité à se diviser = neurones avec lesquels on nait sont les mm pendant tt notre vie
Prolifération cellulaire chez l’humain
Plupart des neurones de notre néocortex sont formés entre 5ème semaine et 5ème mois de gestation (250 000 nouveaux neurones par minutes au max)
= processus terminé avant la naissance, très peu de régions auront capacité de générer certains neurones
De quoi dépend le destin des cellules filles?
Âge du progéniteur et sa position dans zone ventriculaire
Origine des neurones pyramidaux corticaux et des astrocytes
Proviennent de la zone ventriculaire du télencéphale dorsal
Origine des interneurones inhibiteurs et des oligodendrocytes
Proviennent de la zone ventriculaire ventrale
Que sont les précurseurs neuronaux?
Cellules immatures, qui peuvent se diviser
Migration des précurseurs neuronaux
- Précurseurs neuronaux migrent en glissant le long des prolongement fins émis par les cellules de la glie radiaire (entre zone ventriculaire et pie-mère)
- Cellules corticales rejoignent leur destination, cellules de la glie radiaire rétractent leur prolongements
- 1/3 des précurseurs neuronaux ne migrent pas, trouvent leur place au hasard
Développement du cortex (expliquer avec schéma, diapo 12)
-Premières cellules qui migrent à partir de la zone ventriculaire formeront sous-plaque (qui va éventuellement disparaitre), puis plaque corticale.
-Premières cellules qui arrivent à la plaque corticale formeront la couche VI.
-Puis, les précurseurs neuronaux destinés à la couche V migrent et traversent la couche VI et
se localise 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.
Différenciation des précurseurs neuronaux en neurones pyramidaux
- Bourgeonnement de neurites sur
le corps cellulaire - Neurites se différencient et donnent un axone et des dendrites
- Protéine (sémaphorine) est sécrétée par cellules de la zone marginale, elle repousse les axones des cellules et attire les dendrites des futurs neurones
Différenciation des aires corticales
1. Dans télencéphale du fœtus, il y a deux gradients complémentaires de facteur de transcription : Pax6 (cortex antérieur) et Emx2 (cortex postérieur) 2. Taille des aires corticales change avec ces gradients
Différenciation des aires corticales, souris mutantes
-Produisent - de Emx2 = expansion des
aires antérieures (cortex moteur, M)
-Produisent - de Pax6 = aires postérieurs
dominent (cortex visuel, V
Génèse des connections neurales (ex: connections visuelles)
- Phase de sélection des voies : les axones doivent choisir le trajet correct
- Phase de sélection des cibles : les axones doivent se diriger vers la structure à innervé
- Phase de sélection fine des connexions neuronales : axones doivent choisir les cellules de la structure cible avec lesquelles ils vont former des synapses.
De quoi dépendent les 3 phases de sélection?
Communication entre les cellules :
1) Contact direct entre les cellules
2) Contact entre cellules et sécrétions extracellulaires d’autres cellules
3) communication à distance entre les cellules au moyen de substances chimiques diffusibles
Croissance de l’axone bro wtf
- Précurseur neuronal en migration trouve sa destination dans système nerveux
- Il émet des prolongements (neurites), qui vont former axone et dendrites (*extrémité en croissance d’une neurite = cône de croissance)
- Filopodes s’étirent et se rétractent constamment pour explorer l’environnement
- La croissance de la 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
Lamellipodes
Extrémité exploratrice du cône de croissance, composée de feuillets membranaires aplatis
Filopodes
Expansions qui partent des lamellipodes
Qu’est-ce qui est primordial à la croissance de l’Axone?
- Matrice extracellulaire doit contenir protéines appropriées pour être permissive (ex : laminine)
- Axone en développement exprime à sa surface des molécules (intégrines) qui se lient à la laminine -> il s’accroche au substrat/matrice extracellulaire
De quoi sont souvent entourés les substrats permissifs?
Substrats répulsifs -> les neurones progressent dans les corridors de substrats permissifs qui déterminent leur chemin
Comment les membranes des axones voisins se lient-elles ensemble?
- Grâce à la molécule d’adhésion (CAM)
- Peuvent ainsi s’allonger ensemble (faisceaux)
Matrice extracellulaire
= surface
= substrat (laminine dans l’exemple)
Comment les cônes de croissance s’orientent-ils vers leur cible? (guidage axonal)
- Grâce aux molécules attractives ou répulsives
- Facteur chémoattractif attire axones jusqu’à ligne médiane, facteur chémorépulsif repousse axone de la ligne médiane vers périphérie
Exemple de guidage axonal
- Facteur chémoattractif : nétrine est sécrétée par neurones de la partie ventrale médiane de la moelle épinière
- Nétrine attire neurones (qui possèdent récepteurs de nétrine) de la corne dorsa;e de la moelle épinière qui vont traverser la ligne médiane et former faisceau spinothalamique
- Après que cones de croissance aient traversé ligne médiane,(décussation), cônes de croissance expriment récepteur ROBO : récepteur de protéine slit (facteur chémorépulsif) repousse axones de la ligne médiane vers périphérie
Formation synapses dans SNC
- Filopodes se forment/rétractent à partir des dendrites. 1 filopodium dendritique contacte un axone
- Contact = recrutement de vésicules synaptiques et de protéines de la zone active dans la terminaison présynaptique
- Récepteurs du neurotransmetteur s’accumulent dans membrane post-synaptique au niveau de la zone de contact
- Entrée de Ca2+ dans terminaison présynaptique induit modifications du cytosquelette qui amènent cône de croissance à s’applatir, prendre l’aspect d’un bouton terminal et adhérer à la membrane post-synaptique
Formation synapses glutamatergiques
Pendant développement, synapses se forment en l’absence de tt activité électrique. Qd transmission synaptique devient fonctionnelle, celle-ci joue un rôle dans la configuration finale des circuits neuronaux
-Synapse glutamatergique excitatrice : 2 sortes de récepteurs canaux -> AMPA et NMDA
Formation synapse
Cône de croissance entre en contact avec sa cible
Récepteur NMDA
- Au potentiel de repos, NMDA est bloqué par ion Mg2+ = pas de passage d’ions (Na+ ou Ca2+)
- Qd membrane dépolarisée (0mV ou potentiel pos), ions Mg+ sortent du canal et autres ions peuvent entrer (Na, Ca)
Synapses silencieuses
- Chez rats après naissance, les synapses glutamatergiques qui se forment ne contiennent que des récepteurs NMDA = glutamate libéré à synapse n’a pas d’effet au niveau post-synaptique pcq synapses bloquées par Mg2+
- Synapses glutamatergiques deviennent graduellement fonctionnelles au cours de la première semaine de développement post-natal -> récepteurs AMPA incorporés à membrane post-synaptique
Comment s’activent les synapses glutamatergiques?
a) AMPA et NMDA sont présents ensembles sur la membrane post-synaptique = libération de glutamate = ouverture des récepteurs AMPA (récepteurs NMDA encore bloqués)
b) Entrés de Na++ par récepteurs AMPA = dépolarisation qui repousse le Mg++ à l’extérieur du canal NMDA = il devient fonctionnel = calcium peut entrer dans cellule = probablement à l’origine de mécanismes biochimiques qui renforcent efficacité synaptique
Conséquence de l’activation des récepteurs NMDA
= entrée de calcium
= insertion de nouveaux récepteurs AMPA dans la membrane post-synaptique
= changements structuraux au niveau de la synapse qui la rendent + efficace
Élimination des cellules/synapses
Réduction drastique du nb de neurones et synapses nouvellement élaborés
-Développement fonctions cérébrales = équilibre subtil entre production/élimination des neurones/synapses
Facteurs trophiques
heehee
Élimination synaptique processus
k
De quoi dépend la réorganisation synaptique?
- De l’activité neuronale et de la transmission synaptique (activité nerveuse)
- Expérience sensorielle (déprivation visuelle à partir de 2 semaines pendant 2 mois chez singes = perte de dendrites dans couche IV du cortex visuel)
- Forte activation = nouvelles synapses, synapses non utilisées = détériorent
Période critique
Moment de l’existence où le destin des cellules est susceptible d’être modifié par interactions cellulaires
Konrad Lorenz avec oies -> imprinting
- En absence de la mère, l’attachement social des oies cendrées peut se transféré à des objets en mvt ou mm des humains (imprégnation/imprinting) de manière assez permanente
- Imprinting est limité à période critique pr l’attachement social (2 jours après éclosion
Régénération dans SNC
Impossible, seulement possible dans SNP
Régénération dans 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
-Les expériences de M. Schwab (Zurich)
indiquent qu’une protéine nogo, sécrétée
par le oligodendrocytes (SNC) lorsqu’ils sont
endommagés, inhibe la croissance axonale.
Les cellules de Schwann (SNP) n’expriment
pas nogo
-Des anticorps anti-nogo suppriment l’effet
inhibiteur sur la croissance axonale (5%
repousse axonal). Il y a quand même un
espoir de promouvoir la régénérescence
dans le cerveau humain
Neurogénèse chez l’adulte
Possible dans l’hippocampe (impliqué dans mémoire et apprentissage) : ses neurones se forment continuellement au cours de la vie
Expérience Fred Gage
Rats mis dans environnement enrichi/stimulant ou où ils peuvent faire exercice = neurogénèse accrue
Avantages sur rats mis dans milieu enrichi
1) facultés d’apprentissage/mémorisation accrues
2) meilleure réponse neurobiologique aux situations de stress
3) neurogénèse accrue
4) nb de dendrites et de synapses augmenté
5) volume/poids cérébral supérieurs à ceux présentés par animaux contrôles
Effet de l’exercice
- Stimule neurogénèse dans hippocampe
- Favorise croissance des dendrites
- Apparition nouvelles synapses
- Angiogenèse (création nouveaux microvaisseaux)
Étapes neurogénèse chez rat adulte
1) Progéniteurs neuronaux (verts) se divisent le long de la partie intérieure du gyrus dentelé
2) Progéniteurs se différencient en neuroblastes (jaunes) et migrent
3) En 3 semaines, ils se différencient en cellules granulaires (rouges) et étendent leur axones dans région CA3 de l’hippocampe
