Soutenance mémoire
Les mécanismes de plasticité
La perte de vision
Chez les individus aveugles, l’activité neuronale dans le cortex visuel est modifiée puisqu’il ne reçoit plus d’afférences visuelles. Par ailleurs, les effets de l’ absence d’afférences visuelles ne se limitent pas au cortex visuel, mais affectent aussi les cortex sensoriels impliqués dans le traitement des informations provenant des autres modalités sensorielles comme l’audition et le toucher puisque les individus aveugles doivent utiliser davantage les sens subsistants pour évoluer dans leur environnement.
Or, l’activité neuronale est importante pour la formation et la maturation des circuits neuronaux dans les cortex sensoriels des mammifères (Katz et Shatz, 1996). Le développement cortical dépend des changements locaux de l’activité électrique et métabolique dans ces cortex (Riddle et al., 1993; Zheng et Purves, 1995). En effet, bien que l’établissement initial des circuits neuronaux soit déterminé génétiquement et dirigé par l’ expression d’une variété de molécules de guidage (Goodman et Shatz, 1993; Tessier-Lavigne et Goodman, 1996), le raffinement des connexions neuronales est fortement influencé par l’activité neuronale (Goodman et Shatz, 1993; Cramer et Sur, 1995; Katz et Shatz, 1996; Zhang et Poo, 2001; Uesaka et al., 2006)
Le système visuel
L’activité visuelle débute lors du captage d’un photon par les photorécepteurs de la rétine, lesquels transmettent l’infonnation vers les cellules bipolaires qui projettent à leur tour vers les cellules ganglionnaires dont les axones fonnent les nerfs optiques. Une partie des fibres des nerfs optiques croisent la ligne médiane, fonnant une décussation importante, le chiasma optique. La proportion de fibres qui croisent la ligne médiane au niveau du chiasma optique dépend de la position des yeux. Chez l ‘humain, les yeux sont en position frontale et environ la moitié des axones effectuent une décussation (Perry et Cowey, 1984) alors que chez la souris les yeux sont en position latérale et la très grande majorité des axones décussent (Drager et Olsen, 1980).
Les fibres quittent le chiasma optique pour former le tractus optique qui se partage en deux voies visuelles ascendantes distinctes , la voie rétinothalamique (système geniculostrié) et la voie rétinotectale (système tectopulvinarien).
Le système auditif
Après avoir été amplifiées au niveau de l’oreille externe et moyenne, les vibrations sonores atteignent l’oreille interne où se trouvent les cellules ciliées de la cochlée qui transforment l’onde sonore en influx nerveux. Les cellules ciliées sont en contact avec des cellules bipolaires, dont les corps cellulaires forment le ganglion spiral et les axones forment le nerf cochléaire. L’information sonore est transmise jusqu’aux noyaux cochléaires dont les neurones envoient des projections, directes ou par l’intermédiaire de l’olive supérieure, vers les collicules inférieurs. Ces derniers acheminent l’information au corps genouillé médian, le principal centre auditif du thalamus. Les neurones du corps genouillé médian projettent finalement vers le cortex auditif primaire situé dans le lobe temporal.
Le système somatosensoriel
Les informations somesthésiques sont acheminées jusqu’au cortex suivant trois différentes voies, soit la voie lemniscale, qui transmet des informations de la sensibilité tactile discriminative et de la sensibilité proprioceptive consciente impliquée dans la localisation spatiale et temporelle du corps, la voie spinothalamique, qui transmet les informations tactiles grossières dites non-discriminative de même que les influx nociceptifs et thermiques, et la voie trigéminale qui assure le relais de l’information sensitive du visage au cortex somatosensoriel.
Chacune de ces voies est formée de trois neurones sensitifs, soit un périphérique et deux centraux. Le premier neurone sensitif est situé dans le ganglion spinal ou tri géminai dans le cas de la voie sensitive faciale. L’axone du premier neurone fait synapse soit dans la come postérieure ipsilatérale de la moelle épinière, soit dans un noyau de la moelle allongée ipsilatérale. Le deuxième neurone est situé dans le système nerveux central, et son corps cellulaire se trouve soit dans la come postérieure de la moelle épinière ou dans un noyau de la moelle allongée. L’axone de ce neurone effectue une décussation pour monter du côté controlatéral et fait synapse dans le cervelet ou le thalamus. Finalement, le troisième neurone est dans un noyau thalamique et son axone fait synapse sur des neurones du cortex cérébral ipsilatéral
La neuroplasticité
Le cerveau est un système dynamique soumis à l’influence de facteurs environnementaux, génétiques ou épigénétiques. Son fonctionnement dépend, entre autres de la combinaison des propriétés intrinsèques des neurones qui le composent, de la connectivité entre ces neurones et des propriétés de ces connexions. Ces caractéristiques sont modifiées au cours du développement en fonction des expériences affectives, psychiques, cognitives ou sensorielles vécues par un individu. Cette capacité du réseau neuronal à se modifier en fonction de l’expérience, la neuroplasticité, résulte d’un ensemble de mécanismes qui modifient la force ou l’efficacité de la transmission synaptique en agissant sur le développement de connexions synaptiques ou en modulant l’excitabilité des neurones. Ces mécanismes structuraux et physiologiques sont responsables des capacités d’ apprentissage et de mémorisation, mais aussi des modifications corticales observées lors de l’altération de l’expérience sensorielle.
Le néo cortex est particulièrement susceptible aux changements neuroplastiques puisqu’il exécute des tâches motrices, sensorielles et cognitives nécessitant une bonne capacité d’apprentissage. Le développement des aires corticales sensorielles est fortement influencé par l’expérience sensorielle (Gilbert, 1998; Dan et Poo, 2006; Han et al., 2007). La perte d’un sens comme la vision modifie l’activité afférente dans les différents cortex sensoriels et induit ainsi des changements neuroplastiques. L’ ampleur de ces changements dépend fortement de plusieurs facteurs critiques tels que la cause de privation visuelle, l’âge à laquelle elle survient et sa durée. En effet, la perte de vision entraîne des changements plus importants lorsqu’elle survient tôt au cours du développement et qu’elle est maintenue durant une longue période de temps, au-delà d’un certain stade du développement, soit pendant une phase nommée période critique de plasticité. De plus, lorsque la perte de vision survient tôt au cours du développement, le cortex visuel est davantage susceptible d’être pris en charge par les modalités sensorielles subsistantes, par des mécanismes de plasticité intermodale (Bavelier et Neville, 2002).
Les mécanismes de plasticité
Les mécanismes responsables des modifications observées dans le néo cortex suite à l’altération de l’activité sensorielle peuvent être divisés en deux catégories, soit les mécanismes de type Hebbien, et les mécanismes homéostatiques (Desai et al., 2002; Heynen et al., 2003; Crozier et al., 2007; Goel et Lee, 2007; Maffei et Turrigiano, 2008; Feldman, 2009). Ces deux types de mécanismes neuroplastiques agissent principalement en modifiant la quantité et la composition des récepteurs glutamatergiques présents à la synapse. Toutefois, ils se distinguent par le fait que les mécanismes de plasticité Hebbiens affectent les synapses individuellement alors que les mécanismes de plasticité homéostatique agissent plus globalement afin de stabiliser l’activité de l’ensemble d’un réseau neuronal (Turrigiano et Nelson, 1998). Par ailleurs, les mécanismes de plasticité Hebbiens interviennent généralement rapidement, dans les minutes ou les heures qui suivent les stimulations alors que les mécanismes de plasticité homéostatiques surviennent lorsque l’ activité d’ un réseau neuronal est fortement augmentée ou diminuée pendant une longue période (> 12-24 heures) (Citri et Malenka, 2008). La connaissance de ces mécanismes est nécessaire à la compréhension de notre travail puisqu’il s’ agit des principaux mécanismes responsables de la régulation de l’activité et de la modification de l’ expression des sous-unités des récepteurs glutamatergiques dans les différents cortex sensoriels primaires
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Table des matières
CHAPITRE 1 :INTRODUCTION
1.1 La perte de vision
1.2 Objectif général
1.3 Les systèmes sensoriels
1.3.1 Le système visuel
1.3.2 Le système auditif
1.3.3 Le système somatosensoriel
1.4 La neuroplasticité
1.4.1 Les mécanismes de plasticité
1.4.2 Période critique
1.4.3 Plasticité intermodale
1.5 Récepteurs du glutamate
1.5.1 Récepteurs AMPA
1.5.2 Récepteurs NMDA
1.6 Autres protéines synaptiques
1.6.1 Synaptophysine
1.6.2 PSD95
1.7 Objectifs spécifiques et hypothèses
CHAPITRE II :MATÉRIEL ET MÉTHODES
2.1 Modèles animaux
2.1.1 Souris C57BL/6J
2.1.2 Souris C57BL/6J énucléées à la naissance
2.1.3 Souris ZRDCT/An
2.1.4 Conditions d’élevage
2.2 Extraction des cortex
2.3 Extraction des protéines
2.4 Immunobuvardage de type Western
2.5 Analyse
CHAPITRE III :RESULTATS
3.1 Expression des sous-unités GluR1 et GluR2 des récepteurs AMPA
3.2 Expression des sous-unités NR2A et NR2B des récepteurs NMDA
3.3 Expression des protéines Synaptophysine et PSD95
CHAPITRE IV :DISCUSSION ET CONCLUSION
4.1 Modulation du protéome synaptique dans le cortex visuel des souris aveugles
4.2 Modulation du protéome synaptique dans les cortex auditif et somatosensoriel de souris aveugles
4.3 Effet de la plasticité intermodale sur le protéome synaptique
4.4 Interprétation des résultats en fonction de différents paramètres expérimentaux
4.4.1 Type de privation visuelle
4.4.2 Durée de la privation visuelle
4.4.3 Effet du milieu d’élevage
4.4.4 Effet du contrôle utilisé
4.4.5 Effet de la fraction biochimique étudiée
CHAPITRE V :CONCLUSION
5.1 Contribution à l’avancement des connaissances et perspectives
5.2 Contribution au laboratoire
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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