MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE DE LA RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE

Marie - Pierre Morel

Description

Niveau: Supérieur

• mémoire

MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE, DE LA RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la vie et de la terre MEMOIRE présenté par Marie-Pierre MOREL pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes CORRELATION ENTRE L'EVOLUTION DE LA CICATRICE GLIALE ET LE BOURGEONNEMENT AXONAL DES CELLULES DE PURKINJE AXOTOMISEES. soutenu le 15 Novembre 2002 devant le jury composé de : Monsieur Alain Privat - Président Madame Marie-Christine Lombard - Rapporteur Madame Isabelle Dusart - Examinatrice Monsieur Constantino Sotelo - Examinateur Laboratoire de Physiopharmacologie de la douleur E.P.H.E. (Sciences de la vie et de la terre) Directeur d'études : Dr M.C. Lombard marie- INSERM U106 Hôpital de la Salpêtrière 47 boulevard de l'hôpital 75651 Paris Cedex 13 Directeur : Dr. C. Sotelo ( ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE CORRELATION ENTRE L'EVOLUTION DE LA CICATRICE GLIALE ET LE BOURGEONNEMENT AXONAL DES CELLULES DE PURKINJE AXOTOMISEES EPHE Banque de Monographies SVT 1

• cicatrice gliale


• lésion


• expression du récepteur


• diminution de l'expression de molécules


• cervelet


• growth factor


• neurone


• molécule de guidage axonal


• souris adulte


• cellule de purkinje

Sujets

• Mémoire
• Aguayo
• Lombard
• Schwab
• Institut national de la santé et de la recherche médicale

Informations

• Publié par: chaeh
• Publié le: 01 novembre 2002
• Nombre de lectures: 55
• Langue: Français

Extrait

 

MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE, DE LA RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE     ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la vie et de la terre     MEMOIRE   présenté par   Marie-Pierre MOREL       pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes     CORRELATION ENTRE L’EVOLUTION DE LA CICATRICE GLIALE ET LE BOURGEONNEMENT AXONAL DES CELLULES DE PURKINJE AXOTOMISEES .     soutenu le15 Novembre 2002devant le jury composé de :     MonsieurAlain Privat- Président MadameMarie-Christine Lombar   d- Rapporteur              MadameIsabelle Dusart- Examinatrice  MonsieurConstantino Sotelo- Examinateur   Laboratoire de Physiopharmacologie de la  Directeur d’études : Dr M.C. Lombard douleur marie- E.P.H.E. (Sciences de la vie et de la terre) [e-mail]    INSERM U106 Hôpital de la Salpêtrière Directeur : Dr. C. Sotelo 47 boulevard de l'hôpital [e-mail]( 75651 Paris Cedex 13   ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE   CORRELATION ENTRE L'EVOLUTION DE LA CICATRICE GLIALE ET LE BOURGEONNEMENT AXONAL DES CELLULES DE PURKINJE AXOTOMISEES

 

Marie-Pierre MOREL   RESUME    axones des mammifères adultes ne régénèrent pas dans le SNC après une lésion. Cette absence d  est attribuée en partie à un manque de facteurs trophiques et à la présence de molécule la croissance axonale dans l'environnement des axones. ce mémoire, nous avons étudié la réaction de la cellule de Purkinje du cervelet à une axotomie. Nous montré que :  Les cellules de Purkinje adultes survivent à une axotomie pendant au moins un an chez la souris et 1  chez le rat. Nous avons testé deux hypothèses concernant la survie de ces cellules : l'hypothès à l'aide de souris dépourvues de CaBP (calbindine, une protéine liant le calcium et spécifique des de Purkinje dans le cervelet) et l'hypothèse neurotrophique, en étudiant l'expression du récepteur à  affinité au NGF, le LNGF-R. Les cellules de Purkinje survivent à une axotomie même en l'absenc CaBP et expriment le LNGF-R. Les cellules de Purkinje axotomisées présentent à long terme (après 3 mois) un processus de croissance terminale que nous avons nommé bourgeonnement.  Ce bourgeonnement est corrélé à des modifications moléculaires de la cicatrice gliale. En effet, nous  observé une diminution de l'expression de molécules pouvant inhiber la croissance axonale comme chondroïtines sulfate proteoglycans et la Ténascine-C, et une augmentation de l'expression de molécules la croissance axonale, comme la forme polysialilée de la molécule d'adhésion cellulaire neurale.  il semble que la composition moléculaire de la cicatrice gliale après lésion du cervelet évolue pou d’un état non permissif à un état permissif pour la régénération axonale.  Enfin, par des expériences de greffes de neurones embryonnaires au moment de la lésion, nous avon  que le bourgeonnement spontané que nous observons à long terme ne conduit pas à un axonale dans les greffes.   MOTS CLES : Régénération axonale, Cervelet, Cellule de Purkinje, Cicatrice gliale, Greffe Sommaire   Liste des abréviations...................................................................................................... 3 INTRODUCTION................................................................................................................. 6 LE CORTEX CEREBELLEUX............................................................................................ 10 1) La couche moléculaire................................................................................................... 10 2) La couche des cellules de Purkinje................................................................................ 10 3) La couche granulaire interne......................................................................................... 12 4) Les afférences du cortex cérébelleux............................................................................. 12 a) Les fibres monoaminergiques................................................................................... 12 b) Les fibres moussues................................................................................................. 13 c) Les fibres grimpantes................................................................................................ 14 5) Les cellules gliales du cervelet....................................................................................... 14 LES CELLULES GLIALES................................................................................................. 16 1) Les astrocytes............................................................................................................... 17 2) Les oligodendrocytes.................................................................................................... 18 3) Les cellules microgliales............................................................................................... 19 4) Les cellules souches et les cellules précurseurs............................................................. 20 LA CICATRICE GLIALE.................................................................................................... 22 1) La microglie et les macrophages................................................................................... 23 2) Les cellules méningées et les fibroblastes..................................................................... 24 3) Les oligodendrocytes.................................................................................................... 25 4) Les cellules progénitrices.............................................................................................. 26 5) Les astrocytes............................................................................................................... 27

a) La cicatrice gliale constitue une barrière physique..................................................... 27 b) L'effet des astrocytes sur la croissance axonale varie en fonction de l'âge................. 28 c) La constitution de la cicatrice gliale est différente selon le site de lésion.................... 28 MOLECULES ET CROISSANCE AXONALE................................................................... 30 1) Les molécules libérées dans l'espace extracellulaire...................................................... 30 a) Les protéoglycans..................................................................................................... 31 b) Les Ténascines.......................................................................................................... 32 c) La laminine................................................................................................................ 33 d) Les facteurs neurotrophiques.................................................................................... 34 e) Les molécules de guidage axonal.............................................................................. 35 f) Les protéases............................................................................................................. 37 2) Les molécules membranaires........................................................................................ 37 a) Nogo......................................................................................................................... 37 b) Myelin Associated glycoprotein (MAG)................................................................... 38 c) Les éphrines.............................................................................................................. 39 d) La PSA-NCAM........................................................................................................ 40 Bibliographie......................................................................................................................... 42   Liste des abréviations   AMPc : Adénosine Monophosphate cyclique ARNm : Acide Ribonucléique messager   BDA : Biotinyled Dextran Amine BDNF : Brain Derived Neurotrophic Factor bFGF : basic Fibroblast Growth Factor BHE : Barrière Hémato-Encéphalique   CaBP : calbindine, Calcium Binding Protein CS : Chondroïtine Sulfate CS-PG : Chondroïtine Sulfate Proteoglycan CST : Cortico Spinal Tract CY3 : cyanine dyes 3   DAB : Diaminobenzidine DS : Dermatan Sulfate   EGF : Epidermal Growth Factor ephA : éphrine-A ephB : éphrine-B     FITC : Fluorescein IsoThioCyanate   GAG : GlycosAminoGlycan GAL-C : Galactocérébroside GBSS : Gey's Balanced Salt Solution GFAP : Glial Fibrillary Acidic Protein GPI : groupement glycosylphosphate GRD : ganglion des racines dorsales   HS : Heparan Sulfate HS-PG : Heparan Sulfate Proteoglycan

  KDa : KiloDalton KS : Keratan Sulfate KS-PG : Keratan Sulfate Proteoglycan   LNGF-R : Low Nerve Growth Factor-Receptor   MAG : Myelin Associated Glycoprotein MBP : Myelin Basic Protein MMPs : Matrix MetalloProteinases MOG : Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein   N-CAM : Neural-Cell Adhesion Molecule NGF : Nerve Growth Factor NO : Nitric Oxide NT : Neurotrophine     PBSGT : PBS Gélatine Triton PBSGTA : PBS Gélatine Triton Azide aPDGF : alpha Platelet Derived Growth Factor PG : Proteoglycans PLP : Proteolipid Protein PN-1 : Protéase Nexine-1 PSA-NCAM : Polysialic Acid-Neural Cell Adhesion Molecule   Séma-3A : Sémaphorine de type 3A SNC : Système Nerveux Central SNP : Système Nerveux Périphérique     TM : Thrombomoduline Tn-C : Ténascine-C Tn-R : Ténascine-R Trk : Tyrosine Kinase Receptor    

  INTRODUCTION   Les lésions (traumatiques, vasculaires ou autres) du système nerveux central (SNC) des mammifères adultes entraînent des déficits neurologiques souvent irréversibles. Les origines et les conséquences de ces lésions sont multiples. Deux types d'atteintes neuronales peuvent toutefois être définis : un neurone peut mourir ou seul son axone peut être endommagé. Dans le premier cas, les neurones qui disparaissent ne sont jamais remplacés. Une façon de remplacer les neurones détruits est de greffer des neurones embryonnaires et/ou des cellules souches ; c'est d'ailleurs une voie thérapeutique qui fait l'objet de recherches actives. Dans le second cas, lorsque la lésion épargne le corps cellulaire du neurone et ne concerne que l'axone, la reconstruction du circuit dépend de la capacité du neurone à régénérer son axone sectionné. Les tentatives de régénération sont limitées et souvent abortives dans le SNC des mammifères adultes, alors qu'elles sont possibles dans le système nerveux périphérique

(SNP). Ramon y Cajal, en 1928, émettait l'hypothèse qu'il puisse exister dans l'environnement du SNP lésé des facteurs capables de favoriser la croissance axonale. Pour lui, l'incapacité n'était pas liée aux propriétés intrinsèques des neurones. Cette hypothèse s'appuyait sur les observations de Tello (1911) et Leoz et Arcaute (1914) qui substituaient le nerf optique par introduction d'un transplant de nerf sciatique chez le lapin. Ces auteurs avaient observé des tentatives de repousse de quelques axones des cellules ganglionnaires de la rétine dans des transplants de nerfs périphériques. Toutefois, il était difficile d'observer dans d'autres régions du SNC quels étaient les neurones qui régénéraient leurs axones. Le groupe d'Aguayo (1985) a repris ce type d'expériences (greffe de nerf sciatique dans le système nerveux central) et, grâce aux techniques de traçage axonal, a montré qu'un grand nombre de neurones du SNC peut, dans ces conditions favorables, régénérer son axone. Il a émis l'hypothèse qu'il existe, dans l'environnement du SNP, des substances capables de favoriser la régénération des axones. Une autre hypothèse est la présence de molécules inhibitrices de la pousse axonale. En effet, la cicatrice gliale constituée essentiellement d'astrocytes réactifs est considérée depuis longtemps comme un obstacle physique ou chimique à la régénération axonale (Reier, 1986 ; McKeon et coll., 1991). Récemment, l'utilisation d'enzymes capable de dégrader les chondroïtines sulfate protéoglycans (CS- PGs), les chondroïtinases, ont démontré le rôle inhibiteur des CS-PGs dans la régénération axonale des mammifères adultes (Moon et coll., 2001 ; Bradbury et coll., 2002). En parallèle, le groupe de Schwab (1990) a montré que certaines protéines membranaires présentes sur les oligodendrocytes matures et dans la myéline inhibent fortement la croissance des prolongements neuronaux et en particulier des axones. Toutefois que ce soit dans les expériences d'Aguayo ou celles de Schwab, le nombre de neurones qui régénèrent leurs axones est toujours faible (moins de 10% ; Aguayo et coll., 1985 ; Schnell et Schwab, 1993). L'absence de régénération dans le SNC n'est pas seulement dépendante des propriétés moléculaires de l'environnement mais également des propriétés intrinsèques du neurone axotomisé (Caroni, 1997). En résumé, l'absence de régénération axonale dans le SNC peut être due à l'absence de facteurs permissifs dans le SNC et/ou à la présence de facteurs inhibiteurs soit au niveau de la cicatrice gliale soit au niveau des oligodendrocytes et de la myéline dans le SNC mais également à l'incapacité des neurones du SNC adulte d'exprimer un programme de croissance axonale. Depuis quelques années, nous avons montré au laboratoire que les cellules de Purkinje étaient un modèle de choix pour étudier les facteurs susceptibles de favoriser la croissance axonale chez l'adulte. Les cellules de Purkinje survivent très bien à une axotomie. De plus, la majorité des cellules de Purkinje axotomisées ne rétractent pas leurs axones, mais les maintiennent proches de la lésion en formant des varicosités terminales. A très long terme, ces varicosités vont produire de très fines fibres qui envahissent peu à peu la substance grise du cortex cérébelleux, un phénomène appelé bourgeonnement axonal (Dusart et Sotelo, 1994). Dans ce mémoire, nous avons donc étudié plus en détail le bourgeonnement axonal tardif des cellules de Purkinje après axotomie et nous avons recherché s'il pouvait être corrélé avec les modifications de l'environnement glial. Pour cela, nous avons réalisé des axotomies au niveau du cervelet chez des rats et des souris adultes en laissant des temps de survie de 8 jours à 12 mois pour la souris, et de 8 jours à 18 mois pour le rat et nous avons étudié l'évolution de la cicatrice gliale en microscopie optique. Enfin, par des expériences de greffes de neurones embryonnaires sur des souris adultes, nous avons étudié si le bourgeonnement à long terme pourrait être le reflet d'une tentative abortive de régénération axonale.