Apoptose, Mort Cellulaire Programmée et Formation des Synapses

Fiches de révision complètes couvrant l'apoptose, la mort cellulaire programmée, la régulation trophique et la synaptogenèse pré- et post-synaptique dans le système nerveux.

Quelle est l'évolution de la masse du cerveau humain entre la naissance et l'âge adulte malgré l'arrêt de la neurogenèse ?

Le cerveau passe d'une masse d'environ $400\,\text{g}$ à la naissance à environ $1400\,\text{g}$ à l'âge adulte.

Quelle proportion de neurones différenciés est éliminée au cours du développement du système nerveux ?

Selon les régions du cerveau, $20\,\%$ à $80\,\%$ des cellules différenciées dégénèrent au cours du développement.

Qu'est-ce que la pycnose (ou pyknose) observée au cours de l'apoptose ?

La condensation irréversible de la chromatine dans le noyau d'une cellule en voie de dégénérescence.

Quel est le principe de la technique de marquage TUNEL pour détecter les cellules apoptotiques ?

L'enzyme désoxynucléotidyl transférase terminale fixe de manière catalytique un nucléotide modifié (comme la dUTP-biotine) à l'extrémité 3'-hydroxyle libre des fragments d'ADN générés par les endonucléases.

Quelle différence d'aspect observe-t-on sur un gel d'électrophorèse d'agarose entre l'ADN d'une cellule apoptotique et celui d'une cellule nécrotique ?

L'apoptose présente un patron en « échelle » formé de fragments oligonucléosomiques multiples de $180-200\,\text{pb}$, tandis que la nécrose produit une traînée diffuse ou « smear ».

Quelles sont les caractéristiques morphologiques majeures qui distinguent l'autophagie de l'apoptose ?

L'autophagie ne présente pas de condensation de chromatine ni de noyau pycnotique ; elle est caractérisée par une augmentation de la densité cytoplasmique, des mitochondries denses regroupées, la formation de vacuoles et d'autophagosomes fusionnant avec les lysosomes.

Quelles altérations cellulaires provoquent l'éclatement du soma lors de la nécrose ?

L'arrêt de production d'énergie par les mitochondries entraîne la perte de régulation du contenu ionique et de la pression hydrostatique, conduisant à un gonflement progressif de la cellule et de ses organites, à l'activation d'enzymes lysosomales et à la rupture membranaire.

Chez l'hermaphrodite du nématode Caenorhabditis elegans, combien de cellules somatiques sont générées et combien sont éliminées par apoptose ?

Sur les $1090$ cellules somatiques générées, exactement $131$ meurent par apoptose, laissant $959$ cellules chez l'adulte ($558$ à l'éclosion).

Quels chercheurs ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2002 pour leurs découvertes sur la régulation génétique de l'organogenèse et de la mort cellulaire programmée chez C. elegans ?

Sydney Brenner, John Sulston et Bob Horvitz.

Quel est le phénotype des embryons de C. elegans porteurs de la mutation ced-1(e1735) ?

Les cellules mortes s'accumulent sous forme de petits « boutons » (cadavres cellulaires) parce que le processus de phagocytose échoue.

Quels sont les rôles respectifs des gènes egl-1, ced-9, ced-4 et ced-3 dans la cascade apoptotique de C. elegans ?

CED-3 est la protéase effectrice ; CED-4 est le facteur activateur formant l'apoptosome avec CED-3 ; CED-9 est un régulateur anti-apoptotique inhibant le complexe CED-4/CED-3 ; EGL-1 est un régulateur pro-apoptotique qui inhibe CED-9.

Quels sont les équivalents chez la souris des protéines apoptotiques EGL-1, CED-9, CED-4 et CED-3 de C. elegans ?

EGL-1 correspond à Bax (pro-apoptotique), CED-9 à Bcl-2 (anti-apoptotique), CED-4 à Apaf-1 (facteur activateur), et CED-3 à la Caspase-3 (protéase effectrice).

Quel signal moléculaire exposé sur la membrane externe d'un neurone apoptotique permet son engloutissement par la microglie ?

L'externalisation des phosphatidylsérines (PS), normalement situées sur le feuillet interne de la membrane plasmique.

Quel est l'effet de l'ablation ou de la greffe d'un bourgeon de membre supplémentaire chez l'embryon de poulet sur les motoneurones spinaux et les ganglions de la racine dorsale (DRG) ?

L'ablation du bourgeon de membre augmente la mort cellulaire (moins de neurones survivants), tandis que l'ajout d'un bourgeon supplémentaire diminue la mort cellulaire (davantage de motoneurones et de neurones DRG survivent).

Quelle a été la première substance neurotrophique découverte à partir de tumeurs de souris greffées sur des embryons de poulet ?

Le NGF (Nerve Growth Factor ou facteur de croissance des nerfs).

À quels récepteurs tyrosine kinase de la famille Trk se lient préférentiellement le NGF, le BDNF, la NT-3 et la NT-4/5 ?

Le NGF se lie à TrkA, le BDNF et la NT-4/5 se lient à TrkB, et la NT-3 se lie principalement à TrkC (avec des interactions secondaires sur TrkA et TrkB).

Comment le signal de survie du NGF capté au bout de l'axone est-il acheminé jusqu'au corps cellulaire ?

Après liaison au récepteur TrkA et autophosphorylation, le complexe subit une endocytose dépendante de la clathrine pour former un endosome de signalisation qui est transporté de manière rétrograde le long des microtubules par le moteur dynéine jusqu'au soma, où il phosphoryle CREB.

Quels effets opposés exercent le NGF mature et son pro-peptide proNGF sur les neurones exprimant p75NTR et TrkA ?

Le NGF mature se lie à TrkA et favorise la survie et la croissance axonale, tandis que le proNGF se lie avec haute affinité au récepteur p75NTR et à son co-récepteur la sortiline pour déclencher la mort cellulaire par la voie JNK/c-Jun.

Comment a-t-on démontré que la mort cellulaire programmée est un processus actif de suicide cellulaire ?

En montrant que l'inhibition de la transcription par l'actinomycine D ou de la traduction par le cycloheximide empêche la mort des neurones privés de facteur trophique.

Comment s'explique le dimorphisme sexuel du noyau spinal bulbocaverneux (NSB/SNB) chez le rat mâle par rapport à la femelle ?

Pendant les 10 premiers jours postnataux, environ $70\,\%$ des motoneurones du NSB meurent chez la femelle contre seulement $30\,\%$ chez le mâle ; la présence de testostérone chez le mâle préserve les muscles cibles du pénis et soutient la survie neuronale.

Quel est l'effet de l'injection de curare (antagoniste de l'AChR) sur les motoneurones embryonnaires de poulet ?

Le blocage de la transmission neuromusculaire par le curare diminue fortement la mort cellulaire naturelle des motoneurones.

Quelle différence d'effet sur la survie neuronale observe-t-on entre l'activation synaptique et extra-synaptique des récepteurs NMDA ?

L'entrée de calcium via les récepteurs NMDA synaptiques active CREB, induit l'expression de BDNF et active les voies de survie, tandis que l'entrée de calcium via les récepteurs NMDA non-synaptiques inactive CREB, inhibe le gène BDNF et enclenche la mort cellulaire.

En quoi la théorie des neurones de Santiago Ramón y Cajal s'oppose-t-elle à la théorie réticulaire de Camillo Golgi ?

La théorie réticulaire postulait un syncytium continu propageant l'électricité dans les deux sens, tandis que la théorie des neurones a démontré que les neurones sont des cellules individualisées séparées par des synapses chimiques permettant une transmission unidirectionnelle.

Sur quelles régions d'un neurone les synapses 1, 2 et 3 sont-elles respectivement établies ?

1 correspond à une synapse axo-somatique (sur le corps cellulaire), 2 à une synapse axo-dendritique (sur la dendrite), et 3 à une synapse axo-axonique (sur le segment initial de l'axone).

Sur quelles structures spécialisées les cellules pyramidales du cortex reçoivent-elles les synapses glutamatergiques excitatrices ?

Sur les épines dendritiques.

Quelles anomalies synaptiques ont été rapportées dans le retard mental sévère et la schizophrénie ?

Dans le retard mental, le nombre et la morphologie des épines dendritiques sont anormaux (Purpura, 1974) ; dans la schizophrénie, il y a une diminution du nombre de synapses GABAergiques (avec réduction de GAD67 et GAT-1) dans le cortex frontal.

Comment Young et Poo (1983) ont-ils démontré que le cône de croissance libère spontanément de l'acétylcholine avant le contact synaptique ?

Ils ont utilisé un « sniffer » biologique constitué d'un patch de membrane musculaire contenant des AChRs orientés vers l'extérieur : l'approche du patch à quelques microns du cône de croissance a enregistré une forte activité de courants déclenchés par l'ACh.

Quel est le principe de l'utilisation du colorant FM4-64 pour étudier la libération vésiculaire au cône de croissance ?

Le colorant fluorescent imperméant s'insère dans la membrane et est internalisé par endocytose dans les vésicules ; une dépolarisation ultérieure induit leur exocytose, déchargeant le fluorophore et prouvant le recyclage vésiculaire actif dans les filopodes.

Quels deux événements rapides marquent la stabilisation du contact entre le cône de croissance et sa cible ?

Une élévation rapide du calcium intracellulaire dans le cône de croissance et une augmentation forte de l'adhérence mécanique cellulaire médiée par des molécules d'adhésion.

Quelles sont les spécificités de distribution des isoformes neuroligine-1 et neuroligine-2 ?

La neuroligine-1 est principalement localisée aux synapses excitatrices, tandis que la neuroligine-2 est située préférentiellement aux synapses inhibitrices.

Quelle composante de la synapse mature se développe le plus rapidement entre le compartiment pré- et post-synaptique lors de la détection d'un nouveau site synaptique ?

La terminaison présynaptique : le marqueur présynaptique Bassoon est présent dans $90\,\%$ des nouveaux sites après $45\,\text{minutes}$, alors que le marqueur postsynaptique PSD-95 n'est présent que dans $30\,\%$ des sites.

Quels sont les trois événements majeurs responsables de l'accumulation des récepteurs de l'acétylcholine (AChR) sous la synapse neuromusculaire ?

1) Le regroupement des récepteurs préexistants, 2) l'activation transcriptionnelle des noyaux musculaires situés sous la synapse, et 3) la répression de la transcription des récepteurs dans les noyaux extra-synaptiques.

Comment l'expérience de culture mixte rat-poulet a-t-elle identifié l'origine de l'agrine responsable du regroupement des AChRs ?

L'utilisation d'un anticorps bloquant sélectivement l'agrine de poulet a montré que l'agrégation des récepteurs n'est abolie que si le motoneurone provient du poulet (et non si le muscle provient du poulet), démontrant que l'agrine neuronale est essentielle.

Quel est le rôle du récepteur MuSK et de la protéine Rapsyne à la jonction neuromusculaire ?

MuSK est un récepteur tyrosine kinase musculaire activé par l'agrine indispensable à la synaptogenèse, et la Rapsyne est une protéine périphérique intracellulaire nécessaire pour lier et ancrer les AChRs en agrégats.

Quelle substitution de sous-unité de l'AChR survient au cours de la maturation postnatale de la fibre musculaire chez le rat ?

La sous-unité embryonnaire $\gamma$ présente au jour postnatal P4 est progressivement remplacée entre P9 et P16 par la sous-unité adulte $\epsilon$, formant un récepteur $\alpha_2\beta\epsilon\delta$ sous l'effet de la neuréguline.

Quel facteur sécrété régulé par l'activité électrique induit le regroupement des récepteurs AMPA aux synapses du système nerveux central ?

NARP (neuronal activity-regulated pentraxin).

Quelles protéines d'échafaudage intracellulaires maintiennent respectivement l'agrégation des récepteurs NMDA et des récepteurs glycinergiques/GABAergiques ?

PSD-95 (et PSD-93) pour les récepteurs glutamatergiques NMDA, et la géphyrine pour les récepteurs de la glycine et les récepteurs GABA-A.

La synthèse de nouveaux récepteurs postsynaptiques nécessite-t-elle obligatoirement le corps cellulaire ?

Non, les ARNm peuvent être transportés dans les dendrites et traduits localement en protéines en fonction des besoins synaptiques.