Développement du système nerveux et comportement

Laurence.aissouni@univ-amu.fr

http://10e.devbio.com

NEUROGENESE

Développement du système nerveux et comportement

Introduction :

Quels sont les mécanismes cellulaires qui déterminent les comportements ? (perception, coordination motrice, motivation, mémoire…)

Interaction entre neurones, connectés en réseaux.

Des connexions très spécifiques entre différents types de neurones et forment des réseaux impliqués dans des fonctions particulières.

Formation des neurones, puis formation des connexions, processus différents selon le type de neurone.

L’étude du développement du système nerveux nous a déjà permis de mieux comprendre l’organisation du système nerveux adulte.

Le système nerveux se forme à partir de l’ectoderme embryonnaire situé au-dessus de la notocorde

• Plaque neurale
• Gouttière neurale
• Tube neural (SNC = cerveau moelle épinière) et crêtes neurales (SNP = neurones dans les ganglions rachidien + nerfs et partie périphérique)

Le tube neural se régionalise, la partie antérieure (avant) formant l’encéphale, la partie postérieur, la moelle épinière.

Le développement de l’encéphale passe par un stade 3 vésicules puis 5 vésicules, chacune donnant naissance à des parties particulières de l’encéphale. Cf schéma

L’étude du développement du système nerveux vise maintenant à comprendre (entre autre)

• Comment les neurones acquièrent une identité particulière ?
• Comment leur connections s’établissent et sont maintenus (ou pas)
• Comment des défauts de différenciation ou de maturation des neurones pourraient impacter le comportement ?

Les grandes étapes de la formation des neurones et de leurs connections

1. Formation du tube neural, dans la paroi du tube, des cellules souches neurales se divisent pour former d’autres cellules souches au départ et augmenter la taille du tube, au cours du temps, certaines de ces cellules souches vont donner de jeunes neurones.
2. Etape de migration, ils se déplacent dans la paroi du tue pour occuper une position proche de celle qu’ils vont avoir dans le SN adulte
3. Une fois leur position atteintes, ils commencent à faire pousser des prolongements = début de différentiation n pour donner un type particulier de neurone.
4. Mise en place de connections = synapses
5. Tous les neurones qui n’ont pas établi de connections fonctionnelles vont mourir de façon précoce au cours du développement. Au fur et à mesure que le réseau devient fonctionnel, certaines des connections sont perdues. Mais si une nouvelle activité se met en place, développement de capacité motrice perfectionnées, dû au fait que de nouvelles connections se mettent en place et facilité le passage de l’information dans un réseau qui est utilisé de plus en plus souvent.
6. Quand le cerveau est à peu près mature, une étape de myélinisation de certains axones pour faciliter le passage des informations nerveuses. Le fonctionnement du SN est beaucoup plus efficace.

30 000 gène ne suffisent pas pour coder les 10^15 connections d’un cerveau humain. En plus des programmes génétiques intrinsèques (cellulaires autonomes), des facteurs épigénétiques (embryonnaires ou environnementaux) vont réguler l’expression de certains gènes de façon combinatoire au cours du développement. Un gène important à un moment donné du développement du SN il a des fonctions différentes selon la période ou le contexte.

Plan :

• Détermination de l’identité des neurones
• Guidage axonal
• Formation des synapses

Détermination de l’identité neuronale

Généralités :

Différentiation cellulaire : comment une cellule (œuf fécondé) donne naissance aux différents types de cellules spécialisées de l’organisme

Division cellulaire :

• Formation de 3 feuillets embryonnaires
• Chaque feuillet donnant naissance à plusieurs types de cellules spécialisées

Cellules souches :

Soit embryonnaire soit dans les différents tissus adultes (fonction de réparation)

• Auto-renouvèlement = se renouvellent identique à elles-mêmes
• Restriction de leur potentialité

• Totipotente (œuf fécondé), capable de donner toutes les cellules de l’embryon et les cellules des annexes embryonnaires.
• Pluripotente (cellules souches embryonnaires), peuvent fabriquer tous les tissus de l’embryon mais pas les annexes.
• Multipotente (cellules souches neurale, progéniteurs), peuvent fabriquer plusieurs types de cellules mais déjà spécialisé dans la fabrication de cellules neurales (neurones et cellules gliales)
• Unipotente (précurseurs), fabrication d’oligodendrocytes seulement

Plusieurs modes de divisions possibles :

• Division symétrique : quand le progéniteur donne 2 cellules filles au destin identique et souvent identique à la cellule mère (auto-renouvèlement)
• Division asymétrique : production de cellules différentes. Le progéniteur en se divisant donne un neurone et une autre cellule qui restera un progéniteur (début de la formation des neurones dans le tube neural).  Ou  aussi un neurone et une cellule gliale.

 Au cours de cette période de différenciation, Suite à l’activation de gènes spécifiques et l’inhibition d’autres gènes par des facteurs de transcription clés.

...