Prolifération cellulaire dans les noyaux vestibulaires chez le chat adulte - mise en évidence et implication fonctionnelle dans différents modèles de déafférentation vestibulaire

Résumé du document

Jusqu'à ces dernières décennies, il était admis que le cerveau, une fois la puberté achevée, était pourvu d'un nombre programmé de neurones et demeurait incapable ni d'en générer de nouveaux ni d'en ajouter à ses circuits déjà complexes. À partir des années 1960, certaines structures cérébrales ont été reconnues pour être le siège d'une neurogenèse chez le mammifère adulte, également appelée neurogenèse secondaire. Les études se sont étendues à de nombreuses espèces, jusqu'à prouver l'existence d'une neurogenèse survenant de manière spontanée chez l'homme adulte.

De nos jours, on sait qu'au cours de l'existence de nouveaux neurones sont générés chez l'adulte dans deux principales zones du système nerveux central (SNC) : au niveau de la zone sous-granulaire du gyrus dentelé de l'hippocampe, où les nouvelles cellules se différencient en neurones granulaires, et au niveau de la zone sous-ventriculaire (ZSV) qui alimente le bulbe olfactif (BO) en nouvelles cellules. Ces dernières se différencient à terme en interneurones, en neurones granulaires ou en neurones périglomérulaires.

Parmi les interrogations que soulève cette forme de plasticité nouvelle chez l'adulte, celle du rôle fonctionnel des cellules néoformées reste au cœur des débats. De récents travaux ont montré que les nouvelles cellules générées dans le gyrus dentelé ou dans le bulbe olfactif (BO) sont actives peu de temps après leur formation, et peuvent concourir à la transmission d'informations dans le cerveau. En effet, les travaux de Van Praag et al. (2002) ont rapporté que de nouveaux neurones du gyrus dentelé enregistrés in vitro par la technique du patch clamp sont fonctionnels : leur entrée synaptique excitatrice est similaire à celle des neurones matures. De plus, ils expriment le produit du gène d'activation précoce c-fos, marqueur d'activation neuronale, en réponse à des stimulations physiologiques telles que l'entraînement et l'apprentissage spatial, ou pathologiques comme dans le modèle de l'épilepsie (Abrous et al., 2005 pour revue).

Ainsi, des neurones élaborés à l'âge adulte peuvent s'intégrer aux réseaux hippocampiques existants et participer activement à leur fonctionnement. De même, chez le rongeur, les nouveaux neurones issus de la ZSV sont acheminés jusque dans le BO et expriment le produit du gène d'activation précoce c-fos en réponse à des odeurs, et les cellules granulaires et périglomérulaires nouvellement générées présentent des propriétés électriques, témoignant de leur intégration fonctionnelle. La neurogenèse spontanée qui survient dans ces deux zones cérébrales semble donc être fonctionnelle, même si cette fonctionnalité reste à mieux caractériser.

Deux principales questions sont au centre de mon mémoire de recherche. Nous avons voulu d'une part déterminer si les nouveaux neurones formés dans les noyaux vestibulaires (NV) s'intègrent au sein de réseaux neuronaux préexistants, sont fonctionnels et participent ainsi à la compensation vestibulaire. D'autre part, nous nous sommes penchés sur la question de la prolifération cellulaire dans les noyaux vestibulaires (NV) déafférentés afin de déterminer si celle-ci est liée à la nature de la déafférentation vestibulaire (complète versus partielle, temporaire versus permanente).

Extraits

[...] Objectifs de cette étude Deux principales questions sont au centre de mon mémoire de recherche Rôle fonctionnel de la neurogenèse : nous avons voulu déterminer si les nouveaux neurones formés dans les NV s'intègrent au sein de réseaux neuronaux pré-existants, sont fonctionnels et participent ainsi à la compensation vestibulaire. L'un des moyens pour vérifier si cette neurogenèse est bénéfique ou délétère consiste à bloquer les cellules en division afin d'empêcher la prolifération cellulaire. C'est ce que nous avons fait en injectant après NVU chez le chat, dans les NV, un antimitotique : la cytosine-(-D arabinofuranoside durant 30 jours. [...]

[...] (2002) ont rapporté que de nouveaux neurones du gyrus dentelé enregistrés in vitro par la technique du patch clamp sont fonctionnels : leur entrée synaptique excitatrice est similaire à celle des neurones matures. De plus, ils expriment le produit du gène d'activation précoce c-fos, marqueur d'activation neuronale, en réponse à des stimulations physiologiques tels que l'entraînement et l'apprentissage spatial, ou pathologiques comme dans le modèle de l'épilepsie (Abrous et al pour revue). Ainsi, des neurones élaborés à l'âge adulte peuvent s'intégrer aux réseaux hippocampiques existants et participer activement à leur fonctionnement. [...]

[...] Par la suite le conduit auditif interne est obturé à l'aide de spongel cicatrisant et les tissus superficiels sont recousus. Les animaux sont placés sous antibiotiques pendant 6 jours et reçoivent des analgésiques pendant les 48h suivant la lésion. La NVU est contrôlée cliniquement, immédiatement après la chirurgie. II Labyrinthectomie unilatérale La labyrinthectomie chirurgicale est pratiquée selon la même approche que pour la NVU. Une fois la chaîne des osselets et son muscle tenseur retirés, on accède à la cavité de l'oreille interne où se situent l'ensemble des récepteurs vestibulaires et cochléaires que l'on détruit à l'aide d'une fraise diamantée. [...]

[...] Méthodes d'analyse comportementale Les études comportementales ont été réalisées sur une population de 16 chats. A partir du premier jour post-lésionnel, trois paramètres comportementaux ont été quantifiés : le nystagmus vestibulaire, la posture statique et l'équilibre dynamique. II Mesure du nystagmus post-lésionnel horizontal La récupération de la fonction oculomotrice est quantifiée en mesurant le décours post-lésionnel du nystagmus vestibulaire spontané à la lumière. Ce nystagmus est enregistré dans le plan horizontal par enregistrement vidéo de l'œil grâce à une caméra vidéo numérique (Sony HDV). [...]

[...] Afin d'évaluer si l'agent antimitotique utilisé a un effet sur le comportement (conditionnement sur la poutre tournante, fonction posturale, activité sensorimotrice globale), un chat non lésé a reçu, par la même approche chirurgicale que pour les chats de ce premier protocole, de l'Ara- C pendant sa période de conditionnement (Ara-C sans NVU). Un autre chat a également servi de contrôle pour déterminer si le conditionnement sur la poutre tournante avait un effet sur la prolifération cellulaire au sein des NV chez le chat non soumis à une lésion vestibulaire. Pour cela un animal a été conditionné et sacrifié au terme de son apprentissage (contrôle entraîné). Dans un deuxième protocole, nous avons comparé les effets de différents types de déafférentation vestibulaire sur la prolifération cellulaire. [...]