Embryologie humaine - développement du système nerveux
Prof. KielarPartie 1
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Cartes-fiches
Migration nucléaire intercinétique:
Lors de la division cellulaire, la position du noyau évolue en fonction du cycle mitotique selon 4 phases:
- Phase G1: le noyau proche de la zone ventriculaire, monte vers la surface
- Phase S: la cellule fait alors sa réplication d’ADN au contact de la surface piale (membrane limitante externe)
- Phase G2: le noyau redescend vers la zone ventriculaire et se prépare pour la mitose
- Phase M: au contact de la zone ventriculaire (membrane limitante interne), il y a mitose (division cellulaire). En même temps, la cellule neuroépithéliale s'arrondit et rétracte ses projections de la zone ventriculaire.
Remarque: les phases hors mitose, c’est-à-dire G1, S et G2 sont également regroupées sous un terme commun, «interphase».
cellules neuroépithéliales, qui vont se diviser pour s’amplifier : on parle de croissance ou de prolifération cellulaire.
Progressivement, ces progéniteurs vont donner d’autres types cellulaires, c’est-à-dire des neurones et plus tard encore des cellules gliales (ou la glie) qui formeront le futur parenchyme (ou contenu cellulaire cérébral).
mécanisme cellulaire de la migration neuronale:
La prolifération cellulaire ne donne pas tous les types cellulaires en même temps, tout est organisé selon des séquences temporelles bien précises :
Polarisation dorso-ventral
Alors que la polarité antéropostérieure est déterminée au stade de plaque neurale, la polarité dorsoventrale est établie plus tardivement. Le pôle dorsal et le pôle ventral du tube neural sécrètent des molécules qui, par diffusion, forment un gradient le long de l’axe dorso-ventral; ceci sert de signal pour la différentiation neuronale et la croissance axonale par chimiotactisme.
Quelles molécules influencent le positionnement des circuits du système nerveux central entre les régions dorsale et ventrale?
- Sonic Hedghog (SHH) : facteur ventralisant sécrété par la notochorde et les cellules du plancher du tube neural ou partie basilaire = donne la future région motrice.
- TGF-β (BMP) et Wnt (Wingless-related integration sites) : facteurs dorsalisants sécrétés par les cellules du toit du tube neural ou partie alaire = donne la future région sensitive
qu'est ce qu'il constitue le territoire dorsal?
Durant la gastrulation, dans la partie antérieure du tube neural, à l’origine de l’encéphale, l’expression régionale de facteurs de transcription délimite des territoires qui segmentent les vésicules en bandes, déterminant le phénotype des neurones formant les différents cortex et noyaux dans le cerveau.
- Pli neural antérieur (ou crête neurale antérieur) au pôle antérieur du télencéphale sécrète du Fgf-8
- Zone limitante intrathalamique se situe au milieu du diencéphale et sépare le préthalamus crânialement du thalamus caudalement, elle sécrète Fgf-8 et SHH
- Isthme (ou organisateur isthmique) sépare le mésencéphale du métencéphale et sécrète des facteurs tels que Fgf-8 et Wnt.
qu'est ce que c'est un morphogène?
c'est une molécule de signal qui diffuse selon un gradient de concentration et qui a des effets différents sur les cellules embryonnaires en formation et en fonction de sa concentration.
Migration neuronale
Il existe 2 types de migration neuronale dans le système nerveux central:
- la migration radiaire correspond au déplacement du neurone le long d’une cellule gliale radiaire de la profondeur vers la surface (à la façon d’un rayon de roue de vélo), plutôt à la verticale
- la migration tangentielle correspond au déplacement de neurones empruntant des voies de guidage en parallèle (de façon tangente) à l’organe, plutôt à l’horizontal.
Les deux modes de migration ont lieu: la migration radiaire est suivie par les neurones principaux (excitateurs, ex: glutamatergiques). L’empilement des neurones qui se déplacent jusqu’à la limite piale de la zone marginale assure la formation des couches neuronales du cortex cérébral.
Par contre, les interneurones (GABAergiques) issus de l’étage ventral du télencéphale, suivent une trajectoire tangentielle puis ils atteignent le cortex pour se distribuer dans les couches corticales entre les neurones principaux.
Migration neuronale
Dans la moelle épinière:
La migration est de type radiaire. Les neurones interrompent leur migration en profondeur dans la zone du manteau où ils se regroupent dans des noyaux (groupement compact de corps cellulaires des neurones), laissant une bande de matière blanche en périphérie, à la surface du SNC. Les zones prolifératrices dorsales ou ventrales donnent naissance à des noyaux dorsaux ou ventraux chacun avec des fonctions et des connexions différentes.
- 1) Le processus principal avec le centrosome et l’appareil de golgi est orienté dans la direction de déplacement de la cellule.
- 2) Le centrosome et l’appareil de golgi s’allongent et se fixent sur les microtubules.
- 3) Le noyau est entouré par les microtubules qui se réunissent au niveau du centrosome.
- 4) Le raccourcissement des microtubules permet l’avancement du noyau, qui est aussi soutenu par la poussée des moteurs de type myosine II.
Au terme de la migration du corps cellulaire du neurone dans le territoire qu’il occupera dans le cerveau adulte, le neurone forme rapidement deux types de prolongements qui sont les dendrites et l’axone. Ce dernier est le premier neurite à se développer à partir du bourgeonnement initial (flèche noire) puis du processus de polarisation du neurone (axone marqué par la flèche rouge).
Le neurone, comme la cellule épithéliale, est une cellule polarisée où le trafic différencié des protéines le long du cytosquelette en direction des dendrites ou de l’axone, nécessite des kynésines et dynéines spécifiques (moteurs moléculaires du traffic protéique interne de la cellule). Tout ceci est possible grâce au dynamisme du cytosquelette (microtubules et filaments d’actine) offrant une grande mobilité.
- le domaine périphérique (P) = faisceaux de filaments d'actine unipolaires intégrés dans un réseau d'actine moins polaire, il contient des lamellipodes et des filopodes dynamiques et des microtubules de manière transitoire.
- le domaine transitionnel (T) = fine interface entre les domaines P et C.
- le domaine central (C) = situé au centre du cône de croissance, il est principalement composé de microtubules et contient de nombreux organites et des vésicules (grand traffic cellulaire).
Facteurs de guidage des axons & Adhésion cellulaire
Pendant son développement, un axone exprime des récepteurs qui détectent des..?
Ces molécules assurent la bonne direction de croissance des axones vers leur cible qui est à distance du neurone d’origine. Les molécules sont exprimées souvent de manière transitoire, en même temps que les axones poussent dans le cerveau ou dans la moelle spinale pour former les voies nerveuses de connexions.
Une mutation qui empêche l’expression du récepteur ou de la molécule de guidage se traduit par la formation de connexions aberrantes.
Les molécules de guidage appartiennent à quatre grande familles moléculaires (nétrines, slits, sémaphorines, éphrines, …), qui ont des récepteurs spécifiques qui provoquent une attraction (accumulation des filipodia dans la direction de la source du facteur) ou une répulsion (dépolymérisation de l’actine en réponse à la détection du signal).
d’adhésion cellulaire complémentaire entre la membrane de l’élément pré-synaptique et celle de l’élément post-synaptique. Il existe plusieurs grandes familles dont voici deux exemples les cadhérines et les immunoglobulines (intéractions homophiliques = entre éléments de la même famille; il existe d’autres facteurs d’adhésion cellulaire tels que les intégrines qui ont des interactions hétérophiliques = entre éléments de familles différentes).
Synapses cérébrales
Le schéma ci-dessous récapitule la variété des différents types de synapse possible au sein du système nerveux central (à ne pas confondre avec les synapses du système nerveux périphérique : la jonction neuro-musculaire au niveau du muscle squelettique ou la synapse « en passant » au niveau des viscères).
Synapses cérébrales:
La vision classique de connexion synaptique entre deux neurones est de faire synapse sur..?