Plan du cours

1. Plan du cours Introduction, généralités, types cellulaires Les cellules souches et progénitrices Les cellules non neuronales et la myéline Le neurone: structure et fonction Le potentiel de repos et d’action La synapse et ses modes de transmission Les neurotransmetteurs Les technologies/outils de la neurobiologie

2. Les cellules non neuronales ou gliales Les astrocytes Les oligodendrocytes La microglie Les cellules épendymaires Ne génèrent pas et ne conduisent pas de PA N’établissent pas de contacts synaptiques chimiques (Sauf OPCs) Sont capables de se diviser

3. Les astrocytes Petites cellules étoilées présentant de nombreux prolongements fins, ramifiés, tortueux et couverts de « varicosités » Au moins 25% des cellules totales du SNC GFAP + Astrocytes protoplasmiques Peu ou parfois très peu de gliofilaments cytoplasmiques Prolongements courts et épais Substance grise préférentiellement Astrocytes fibrillaires très nombreux gliofilaments cytoplasmiques Prolongements longs et grêles Substance blanche préférentiellement

4. Astrocytes protoplasmiques Forment des pieds vasculaires astrocytaires Constituent la glie limitante externe (SNC-SNP) S’opposent à la pénétration d’éléments étrangers au SN de part leur rôle dans le développement et le maintien de la BHE Les astrocytes

5. Les astrocytes fibrillaires En contact avec les neurones au niveau somato-dendritique au niveau des nœuds de Ranvier de l’axone au niveau des terminaisons axonales Même origine cellulaire (OPC) que les oligodendrocytes Joueraient un rôle dans les processus de myélinisation Jouent un rôle dans la régulation de la composition du milieu extracellulaire (ex. K+, glutamate…) Les astrocytes

6. Les astrocytes

7. Petites cellules présentes dans l’ensemble du SNC 5 à 10 % des cellules gliales centrales Existent en plus grand nombre dans la substance grise cellules satellites des neurones cellules localisées sous la glie limitante externe cellules au voisinage des vaisseaux sanguins, adjacentes aux pieds astrocytaires Les cellules microgliales

8. Dérivent des monocytes sanguins et représentent la forme résidente des macrophages dans le SNC Les cellules microgliales

9. Microglie amiboïde ou activée développement embryonnaire agressions du SNC capable de se déplacer et d’ingérer et détruire des particules Microglie ramifiée Persiste durant toute la vie adulte Dépourvue d’hydrolases et incapables d’ingérer des particules Serait une forme quiescente Les cellules microgliales

10. Cellules tapissant les parois des cavités ventriculaires à l’étage encéphalique et les parois du canal épendymaire de la moëlle épinière Forment un épithélium continu et hétérogène Cellules épendymaires des plexus choroïdes (synthèse du LCR) Cellules épendymaires extrachoroïdiennes Cellules épendymaires ciliées Tanycytes type particulier de cellules gliales présent dans l'hypothalamus médiobasal et entourant les axones à LHRH) Les cellules épendymaires

11. Deux types: oligodendrocytes interfasciculaires dans la substance blanche forment la gaine de myéline des axones oligodendrocytes satellites dans la substance grise entourent les somas neuronaux Les oligodendrocytes

12. 1 oligodendrocyte myélinisant ? 20 à 70 segments de myéline sur des axones différents la dégénérescence ou le dysfonctionnement de cette seule cellule entraîne la disparition de plusieurs segments myéliniques localisés sur des axones différents Myélinisation = étape essentielle de l’ontogenèse du SN Les oligodendrocytes

14. L’oligodendrogenèse Au cours de leur différenciation à partir de cellules souches multipotentielles issues du tube neural, les cellules neurales passent par différentes étapes de différenciation Chacune de ces étapes se caractérise par une augmentation de la complexité de la morphologie, une perte ou une acquisition de marqueurs spécifiques, une perte des capacités de migration, un ralentissement puis l'arrêt de la prolifération et enfin l'aboutissement au phénotype mature Les oligodendrocytes au stade mature et myélinisant sont comme les neurones des cellules post-mitotiques

15. Oligodendrocyte - Myéline

19. Développement de la lignée oligodendrogliale

20. Développement de la lignée oligodendrogliale

21. Développement de la lignée oligodendroglialeSouris transgénique CNP-EGFP

22. Développement de la lignée oligodendroglialeSouris transgénique CNP-EGFP

23. Développement de la lignée oligodendroglialeSouris transgénique CNP-EGFP

24. Développement de la lignée oligodendroglialeSouris transgénique CNP-EGFP

25. L’oligodendrogenèse Les neurones contrôlent le développement des oligodendrocytes de différentes façons L'activité électrique axonale induit indirectement la prolifération des précurseurs oligodendrocytaires par l'intermédiaire des astrocytes synthétisant des facteurs de croissance neurotrophiques (NT-3, PDGF, IGF, CNTF, etc) Par contre, des facteurs de survie des oligodendrocytes matures seraient produits directement par les axones

27. Modèle hypothétique de la mort cellulaire programmée au cours du développement des oligodendrocytes Au cours de leur différenciation, les oligodendrocytes cessent de se multiplier; ils doivent contacter un segment d'axone non myélinisé dont ils recevront des signaux nécessaires à leur survie et à leur différenciation terminale en cellule myélinisante On pense que 50 % des oligodendrocytes immatures sont éliminés par apoptose, ce qui permettrait d'adapter le nombre d'oligodendrocytes myélinisants au nombre et à la longueur des axones à myéliniser L’oligodendrogenèse

28. L’oligodendrogenèse Réseau glial encadrant les faisceaux myélinisés dans le cerveau, au début de la myélinisation Les oligodendrocytes (en orange) sont alignés en rangées le long des faisceaux axonaux. Certains d'entre eux ont achevé leur différenciation et projettent environ 20 à 40 extensions de leur membrane plasmique qui vont constituer autant de segments de myéline (ou internodes) Chaque astrocyte (en violet) est séparé par une dizaine d'oligodendrocytes. Les prolongements astrocytaires effilés et disposés radialement se divisent en nombreuses extensions plus fines s'alignant le long des axones Les cellules microgliales (en vert) sont dispersées de manière régulière dans la substance blanche dont l'organisation consiste en un maillage parfaitement rectiligne, aligné sur les voies axonales.

29. L’oligodendrocyte et la myéline Structure et topologie des principales protéines de la myéline Vue au microscope électronique, la myéline, formée par les enroulements de la membrane de la cellule myélinisante, apparaît comme une structure répétitive, constituée par l'alternance de "lignes denses majeures" correspondant à l'apposition, du côté cytoplasmique, des faces internes de la membrane plasmique, et de "doubles lignes intrapériodiques" (visibles à très fort grossissement) correspondant à l'adhérence des faces externes de la membrane de deux couches adjacentes.

30. Oligodendrocytes et SEP Mécanismes de l'autoimmunité dans le système nerveux central Un certain nombre de protéines de la myéline sont impliquées dans l'EAE (experimental autoimmune encephalomyelitis), une maladie expérimentale autoimmune inflammatoire du SNC, modèle d'une maladie inflammatoire démyélinisante humaine, la sclérose en plaques (SEP) Si l'origine du processus autoimmun est toujours discutée, l'affection implique une réaction autoimmune dirigée contre des constituants de la myéline, comme les MBP (myelin basic proteins), le PLP (proteolipid protein), ou la MOG (myelin oligodendrocyte glycoprotein) Au cours de l'EAE, la réaction inflammatoire réversible, provoquée par l'injection d'extraits de myéline, de MBP ou de PLP, est exacerbée par l'injection d'anticorps anti-MOG (anticorps monoclonal 8-18C5), qui entraîne une aggravation du phénotype clinique et, histologiquement, aggrave très nettement la composante de démyélinisation. D'autre part, l'injection de la protéine MOG purifiée ou de certains peptides de la MOG induit une EAE avec démyélinisation comportant rémissions et rechutes, constituant ainsi un des meilleurs modèles animaux de la SEP

32. Modélisation des attentesthérapeutiques dans la SEP OKOK

33. Imagerie RMN des lésions de SEP

34. L’atrophie dans la SEP Key Point: The MRI images on this slide show increasing severity of brain atrophy. Brain atrophy can be seen as an increase in CSF space and widening of the ventricles.Key Point: The MRI images on this slide show increasing severity of brain atrophy. Brain atrophy can be seen as an increase in CSF space and widening of the ventricles.

35. L’atrophie dans la SEP Key Point: The MRI images on this slide show increasing severity of brain atrophy. Brain atrophy can be seen as an increase in CSF space and widening of the ventricles.Key Point: The MRI images on this slide show increasing severity of brain atrophy. Brain atrophy can be seen as an increase in CSF space and widening of the ventricles.

36. Communication neurono-gliale Communication synaptique directe et indirecte entre cellules gliales et neurones Dialogue entre les réseaux neuraux On sait depuis les années 90 que les astrocytes échangent des signaux au moyen de vagues calciques se propageant à travers le réseau astrocytaire et que cette signalisation est dirigée vers les neurones. Le glutamate recapturé par les astrocytes à la synapse est ensuite relargué et active les récepteurs glutamatergiques sur les neurones Le dialogue entre astrocytes et neurones est bi-directionnel On vient de découvrir récemment que des progéniteurs d'oligodendrocytes recevraient directement des contacts synaptiques de certains neurones pyramidaux (en haut de la figure). 

37. Communication neurono-gliale in vivo

38. Communication neurono-gliale in vitro

39. Plan du cours Introduction, généralités, types cellulaires Les cellules souches et progénitrices Les cellules non neuronales et la myéline Le neurone: structure et fonction Le potentiel de repos et d’action La synapse et ses modes de transmission Les neurotransmetteurs Les technologies/outils de la neurobiologie