10_ développement du système nerveux

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quel tissus est à l’orgine du tissu neural

c’est l’ectoderme, des signaux au cours du développement lui donne la capacité de se développer en tissu neural. Cependant des protéines (BMP—bone morphogenetic proteins) produites par l’ectoderme inhibe sa transformation en neuroectoderme.

comment se forme le plaque neurale

c’est à partir de l’ectoderme que le neuroectoderme est produit. Cependant des protéines BMP interviennent et stoppe ce développement. Dans le noeud primitif et dans la chorde dorsale, il y a des inhibiteur de ces BMP ce qui permet à la plaque neurale de se former dans l’environnement de la chorde dorsale en croissance. (voir image)

il y a des signaux envoyés par la plaque préchordale et ils sont important pour la spécification du cerveau antérieur.

les étapes de l’induction neuronale et la neurulation

1. les trois membranes (endoderme, mesoderme et ectoderme) sont bien empilées les une sur les autres. L’éctoderme forme a plaque neurale.

2. il y a une sorte d’invagination de la membrane neurale, elle forme maintenant la gouttière neurale

3. quand la gouttière neurale se referme, elle forme le tube neural

les anomalies de la formation de la plaque neurale

tout le développement de la plaque neural se passe très vite, au 23^ème jour ça devrait être terminé, or la dame n’a probablement pas encore remarqué qu’elle était enceinte.

il peut y avoir une anencéphalie —le cerveau est tout écrasé— ou spina bifida —la moelle épinière sort un peu dans le dos. Afin d’éviter ces incidents, on peut prendre de l’acide folique (présent dans les légumes verts, les légumineuses et certains fruits) en début de grossesse.

régionalisation du système nerveux

La régionalisation du système nerveux commence avant la neurulation et est contrôlée par une interaction très complexe entre des facteurs extrinsèques (p. ex. molécule de signalisation sécrétée par les tissus voisins) et des facteurs intrinsèques (p. ex. facteurs de transcription).

la régionalisation se fait par des gradients de concentration de certaines molécules

signalisation “en haut - en bas”

des tissus voisins du tube neural → autour de la moelle épinière, produisent deux protéines importantes : Wnts et RA. Ensemble elles définissent la région de la moelle épinière. Dans la région de l’encéphale, il y a la production d’inhibiteur de wnt, formant le telencéphale

les Wnt sont une famille de protéines sécrétées qui ont un rôle important dans le développement

signalisation “devant-derrière” ou dorsal/ventral

dans la région dorsale, il y a une forte production de BMPs —bone morphgenetic protein. Dans la région ventrale, il y a une forte production de Shh — sonic hedgehog

séparation entre prosencéphale/mésencéphale et rhombencéphale/moelle épinière

dans le prosencéphale/mésencéphale il y a l’expression de facteur de transcription OTX2 et dans le rhombencéphale/moelle épinière l’expression de Gbx-2

les "organizers" secondaires

il y a par exemple l’isthemic organizer qui se forme à la limite entre mésencéphalon et rhombencephalon (entre la région qui produit du Otx-2 et Gbx-2) cette région produit du FGF-8 qui joue un rôle important pour la spécification des régions adjacentes.

que produit la chorda dorsalis

des sonic hedghog (Shh) ce qui induit la plaque du plancher qui elle même sécrète du Shh et provoque la ventralisation

comment provoque -t-on la dorsalisation?

la plaque du toit sécrète des Bone morphogenetic proteins (BMPs)

quelles sont les zones à partir desquelles se développent le système nerveux ?

• zone ventriculaire: naissance de nouveaux neurones + cellules gliales

• zone intermédiaire: acceuille les neurones qui ont migrés depuis la zone ventriculaire

• zone marginale: principalement composée des axones et forme la substance blanche

les migrations de neurones

peut se faire de façon radial → perpendiculairement à la surface du cerveau, ou tangentielle → parallèlement à la surface

généralement la migration se fait de manière radiale

les principes de la diversification cellulaire

• division cellulaire asymétrique → il en résulte des cellules filles inégales

  il n’y a pas le même nombre d’organites, de molécules ce qui les prédispose à des destins différents. C’est le récepteur Notch qui est important ici.

• inhibition latérale → des cellules voisines entre en compétition pour un destin cellulaire spécifique

  il y a des intéractions importantes entre Notch et Delta → une cellule qui exprime beaucoup de Delta active le récepteur Notch de ses voisines ce qui les inhibe et les empêche de reproduire ce destin cellulaire

  c’est intéressant pour garantir une diversité cellulaire au sein d’un tissu

développement du cortex cérébral

1. prolifération de cellules souches (neuroépithéliales progénitrices) dans la zone ventriculaire grâce à des divisons symétriques

2. migration neuronale des neurones nouvellement formés depuis la zone ventriculaire jusqu’à leur position finale grâce aux glies radiales. Ce sont des cellules neuroépithéliales à la base.

   Les glies radiales font des divisions asymétriques ce qui forme d’autre neurones et d’autres glies radiales

3. Les glies radiales ventriculaires produisent des neurones des couches profondes

4. différentiation neuronale, établissent leur forme, connexion et fonction

5. formation des synapses seulement quand les neurones sont arrivés au bon endroit

la gliogenèse a lieu après la neurogenèse

développement du cervelet

1. il y a deux zones de prolifération:

   la couche germinale externe (EGL) qui produit des cellules granulaires— neurone très abondant dans le cervelet— sa croissance continu jusqu’à la naissance

   la couche germinale interne (IGL) produit tous les autres types de neurones comme cellules de purkinje, cellules de golgi et neurone de noyau profond

2. migration neuronale → par exemples les cellules granulaires vont vers l’extérieur pour former la couche granulaire, elles sont guidées par les glies de Bergmann

3. formation de différentes couches

les couches dans l’histologie du cervelet

exterieur → intérieur

• couche moléculaire

• couche de cellules de Purkinje

• couche de cellules granulaires

• substance blanche

guidage axonale

au bout de chaque axone en croissance il y a une structure appelée “cône de croissance” qui sert à guider la croissance de l’axone. Le cône de croissance est composée de filaments d’actine et de microtubules qui lui permet de se déplacer et de changer de forme.

les mécanismes du guidage axonal

c’est très complexe mais nous parlerons de ces principaux mécanismes:

• signaux d’attraction et de répulsion (du cône de croissance)

• interactions cellule-cellule, les cônes de croissance intéagissent directement avec d’autres cellules, ces intéractions peuvent aussi être attractives ou répulsives

• cibles intermédiaires, les axones ne se dirigent pas directement vers leur cible finale, il y a des cibles intermédiaires un peu comme des check point

• axones pionniers, il y a des axones qui forment le chemin en premier puis ils peuvent créer des voies pour les autres axones qui vont les suivrent

• crossing des axones callosaux

crossing des axones callosaux

les axones qui traversent le corps calleux, guidé par des facteurs d’attraction et de répulsion les axones sont dirigé par des sigaux moléculaires sensible par le cône de croissance.

Les molécules qui attirent sont les Netrin et semaphorin, les molécules qui répousse sont les slit. Les molécules agissent en se fixant sur des récepteurs spécifiques présent à la surface du cone de croissance.

Les netrins et les slit sont des molécules qui agissent à longue distance tandis que les semaphorins sont des interactions cellule-cellule

formation de synapses

1. contact initial: l’axone fait des petites protubérances appelées filopodes qui entrent en contact avec d’autres neurones

2. formation de l’adhésion: des molécules d’adhésion cellulaire (par exemple les cadhérines) permet aux membranes des deux neurones de se lier solidement

3. maturation de la synapse: quand le contact est établi, la synapse se spécialise, formation du neurone présynaptique avec des neurotransmetteurs et formation du neurone postsynaptique avec des récepteurs

élimination sélective

elle permet l’adaptation, la correction et l’affinement du système nerveux. Elle consiste à dégrader des neurones et des progéniteurs neuronaux (mort cellulaire ontogénétique), des axones et des synapses

mort cellulaire ontogénétique

c’est la mort programmée de cellule pendant la développement, elle se produit pendant différentes phases du développement du système nerveux.

Elle sert à réguler le nombre de cellules, optimiser le nombre de neurones connectés et corriger les erreurs

les facteurs neurotrophiques

en fait l’organe cible produit des facteurs neurotrophiques, les neurones recherchent ces molécules et ils sont en concurrence. Seuls les neurones qui récoivent assez des ces molécules sont maintenu ce qui assure la ratio adéquat de neurone/organime cible.

élimination de synapses

il y a plusieurs étapes d’évolution du nombre de synapse, à la naissance il y a une surproduction synaptique, pendant l’enfance/adolescence il y a la periode critique où certaines synapses sont éliminées séléctivement, finalement à l’age adulte il y a une consolidation des synapses

développement du système nerveux périphérique

il se forme à partir de la crête neurale, les signaux de l’ectoderme non neuronal stimulent les bords de la plaque neurale à se développer en crête neurale. Immédiatement après la fermeture du tube neural, les cellules de la crête neural effectuent une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), se détachent et commencent à migrer.

les cellules des crêtes neurales donnent naissance à de nombreux types cellulaires comme ganglions spinaux et sympathiques, cellules chromaffines (production d’hormones— adrénaline et noradrénaline) et mélanocytes (cellules qui font la mélanine)

Le destin des cellules de la crête neurale

c’est très complexe mais c’est déterminé par des interaction avant et après la migration

Une partie des cellules de la crête neurale migre à proximité de l'aorte. La BMP-4, produite par l'aorte, stimule ces cellules pour qu'elles se transforment en neurones sympathiques.

le mésenchyme céphalique

c’est une grande partie générée par la crête neurale

neurocristopathies

maladie qui résulte d’anomalie de la crête neurale

par exemple le syndrôme de Waadenburg qui provoque une anomalie de la pigmentation, surdité de l’oreille interne et malformation du visage