Utilisateur:Neurobio groupe1/Brouillon

Biologie des cellules du système nerveux

lecture critique de 2 articles par le groupe 1 du master de neurobiologie en 10 item
(Annick Mélanie Magnerou, Adjovi Têko Koffi,Bademain Jean Fabrice Ido, Faiza Aziouaz)

Aude Panatier, Dionysia T. Theodosis, Jean-Pierre Mothet,3 Bastien Touquet, Loredano Pollegioni, Dominique A. Poulain, and Ste´ phane H.R. Oliet.Glia-Derived D-Serine Controls NMDA Receptor Activity and Synaptic Memory.Cell 125, 775–784, May 19, 2006

1- le Noyau supraoptique (NSO) est situé au niveau du noyau ventral du striatum, son rôle est connu sur la réduction membranaire des astrocytes, des neurones et des synapses dans des conditions particulière comme la lactation notamment des cellules neuronales qui synthétise l’ocytocine et la vasopressine

2-Pour étudier la synthèse et la localisation de la D-Sérine dans le noyau supraoptique (NSO) chez le rat, les auteurs ont utilisé plusieurs approches expérimentales Citer le principe de chacune des techniques utilisées par les auteurs :

Immunoblott d'extraits de NSO : qui révèle des niveaux élevés de sérine racémase, comme dans les extraits de contrôle du striatum.
L'immunofluorescence a révélé une forte réaction pour la sérine racémase dans tout le NSO, localisé dans les grands processus le long du sang vaisseaux et dans la neuropile entourant les immunonégatifs soma magnocellulaire.
La détection de D- et L-sérine dans des extraits NSO par HPLC.
L'immunofluorescence de la D-sérine quant à elle a montré une distribution similaire à celle de la sérine racémase.

3-la démarche expérimentale scientifique suivie par les auteurs pour répondre à leur problématique :
-Préparation des tranches et électrophysiologie : faires des coupes coronales hypothalamiques (300 mm) incluant le NSO des rats féminins vierges (âgée de 1 à 3 mois) et celle en période de lactation du jour 7 à 10. Après une brève anesthésie avec de l’isoflurane et décapitation. les cerveaux des rats disséqués son placé dans un liquide de céphalo-rachidien artificiel glacé saturé de 95 % d'O2 et 5% CO2 et tranches frontales découpées sur vibratome
-puis une analyse par immunoblott sera réalisée sur des extraits de tissus obtenus à partir de cinq rats femelles vierges de 2 mois. Les animaux ont été décapités sous anesthésie à l'isoflurane, et leur cerveau rapidement retiré et placé dans un liquide de céphalo-rachidien artificiel glacé. Des dissections sous contrôle microscopique à partir de coupes frontales (300 mm) coupés avec un vibratome seront congelés sur glace sèche et regroupés dans des tubes Eppendorf. Des morceaux de striatum seront obtenus simultanément. La teneur en protéines a été déterminée par la méthode de Lowry en utilisant le dosage de la protéine DC Bio-Rad.
-Immunohistochimie :Sous anesthésie à l'uréthane, deux rats adultes masculins, sept rats vierges et quatre rats allaitantes ont reçu une injection intracardiaque d'héparine puis perfusé avec une solution contenant 4% de paraformaldéhyde, 0,1% de glutaraldéhyde, et 1% de métabisulfite de sodium dans un tampon phosphate de sodium. Les blocs contenant le l'hypothalamus a été retiré et laissé dans le même fixateur (minimum 2 heures à 4°C). Coupes frontales flottant librement (environ 50 mm), coupées sur un vibratome, puis a subi une immunofluorescence. Des observations ont été faites avec épifluorescence avec un microscope Leica DMR ou avec un Leica confocal (microscope à balayage en utilisant des filtres appropriés).
-Analyse HPLC : Des fragments du NSO et du striatum de quatre rats vierges ont été regroupés et mise dans 5 vol d'acide trichloracétique à 10 % glacé et centrifugé pour éliminer les protéines.

Décrire précisément la localisation de la D-Sérine ainsi que son enzyme dans le NSO La D-serine et son enzyme sont situé dans les astrocytes

4-Le modèle animal utilisé pour cette étude scientifique est très original
- il s’agit des rats vierges et en lactation
- Quelle est l’originalité qui explique son utilisation dans l’étude ? Application de concentrations saturantes de D-sérine chez les rats vierges et en lactation a indiqué que le site de la glycine des récepteurs NMDAR extrasynaptiques était faible et indépendante du milieu astrocytaire. Ces découvertes suggèrent que la D-sérine est libérée et/ou s'accumule préférentiellement au niveau des synapses glutamatergiques, ce qui correspond bien avec l'observation que la D-sérine est libérée de la cellule gliale après activation des récepteurs glutamatergiques astrocytaires

5-Les récepteurs de type NMDA (N-méthyl-D-aspartate) sont activés par deux agonistes : le glutamate comme transmetteur principal et un second identifié comme co-agoniste : la D-serine

6-Concernant la régulation des récepteurs NMDA dans la NSO:La potentiation à long terme et dépression à long terme reposent sur l'entrée de Ca2+ via les recepteurs NMDA. Compte tenu de la participation active des astrocytes dans la régulation de l'activité NMDAR synaptique, les auteurs ont examiné si de tels phénomènes étaient sensible à l'environnement glial des neurones.

7-Les hypothèses annoncées par les auteurs, pour expliquer le changement de l’activité des récepteurs NMDA dans le NSO:

La D-sérine est le coagoniste endogène des NMDAR, sa dégradation enzymatique par la D-aminoacide oxydase (DAAO) devrait réduire l'amplitude des EPSC médiés par le NMDAR
Il existerait une possibilité que la solution de DAAO contiendrait un contaminant qui pouvait agir comme antagoniste compétitif du site de la glycine.
Les EPSC médié par le NMDAR seraient encore détectables en présence de DAAO.

8-LTP et LTD désigne la potentiation à long terme (LTP) et dépression à long terme (LTD), ces astrocytes en plus de leur rôle sur la neurotransmission rapide ils participent activement à la plasticité synaptique des substrats cellulaires pour l'apprentissage et mémoire

9-Les protocoles utilisés pour induire la LTP et la LTD dans cette étude:

Appariement de la dépolarisation membranaire avec une stimulation d'entrée afférente à 2 Hz pendant 45 s (bar) a potentialisé l'amplitude des EPSC évoqués dans Neurones NSO de rats vierges.
L'induction de LTP tout comme LTD sont dépendante des NMDAR par activation de celle-ci car elle est bloquée par D-AP5.
Dans des tranches de rats en lactation, les EPSC ont été largement réduits, le protocole d'appariement a induit une persistance dépression de l'amplitude de l'EPSC évoquée.
Une LTD similaire a été observée dans des tranches de rats vierges traités avec DAAO pour réduire la concentration endogène de D-sérine.
Lorsque tous les récepteurs synaptiques NMDA ont été mis à disposition pour activation en incluant la D-sérine dans la solution en baignant les tranches des NSO des rats en lactation, le protocole d'appariement induit LTP au lieu de LTD.

10-Le message principal de cette publication L’ensemble, des analyses biochimiques, anatomiques et électrophysiologiques démontrent sans ambiguïté que la D-sérine, et non la glycine, est le ligand endogène de NMDAR dans le NSO. Cette étude montre que les astrocytes contrôlent le niveau d'activité des NMDAR au niveau synaptique mais pas extrasynaptique des sites. De plus ces découvertes suggèrent que la D-sérine est libérée et/ou s'accumule préférentiellement au niveau des synapses glutamatergiques, ce qui correspond bien avec l'observation que la D-sérine est libérée des cellules gliales après activation des récepteurs glutamatergiques astrocytaires.

Rosa M. Villalba1 and Yoland Smith. Neuroglial plasticity at striatal synapses.Frontiers in Systems Neuroscience. August 2011, Volume 5, Article 68.

1. Résumé de l’article Le concept de synapse tripartite stipule que les astrocytes procèdent à un échange d’informations avec les éléments synaptiques neuronaux au niveau des synapses glutamatergiques. Le rôle des astrocytes dans la synapse tripartite a été démontré au niveau du cortex cérébral et de l’hippocampe, cependant leur rôle dans les autres parties du cerveau reste mal connu. Les auteurs montrent dans cet article à travers une revue de la littérature que les éléments neuronaux des synapses glutamatergiques corticales et thalamiques subissent des changements dans le striatum des singes traités MPTP. Aussi ils montrent que les astrocytes subissent une expansion compensatrice qui modifie les synapses tripartites dans le striatum de ces singes parkinsoniens. Les auteurs espèrent ainsi que la connaissance du mécanisme par lequel les astrocytes répondent au changement de l’activité neuronale (dénervation dopaminergique striatale) pourrait ouvrir la voie au développement de nouveaux traitements dans la maladie de Parkinson.

2. Problématique: La problématique posée par les auteurs est que bien que le rôle des cellules gliales notamment celui des astrocytes au niveau des synapses glutamatergiques a été étudié dans plusieurs régions du cerveau, ce rôle est très mal connu au niveau des synapses glutamatergiques du striatum. Leur étude a donc pour but d’étudier le rôle des cellules neuronales et gliales dans la plasticité synaptiques (synapses glutamatergiques) dans le striatum des primates parkinsoniens et normaux.

3. vGluT1 et vGluT2
vGluT1 : est le transporteur vésiculaire de glutamate 1
vGluT2 : est le transporteur vésiculaire de glutamate 2 L’anticorps anti vGluT1 a été utilisé dans le striatum pour étudier l’activité du vGluT1 par immunohistochimie.

4. Synapse symétrique et asymétrique La synapse symétrique est caractérisée par le fait qu’en microscopie électronique, la membrane pré-synaptique et la densité post synaptique sont d’épaisseurs égales, tandis que la synapse asymétrique est caractérisée par le fait qu’en microscopie électronique la densité post synaptique est plus proéminente que la membrane pré-synaptique. La synapse asymétrique est typiquement excitatrice tandis que la synapse symétrique est typiquement inhibitrice. On peut les différencier par l’immunohistochimie, la technique consiste à marquer les protéines des membranes pré et post-synaptiques par la détection d’antigène au moyen d’anticorps.

5. Maladie de Parkinson expérimentale Les 2 modèles expérimentaux de la maladie de parkinson utilisés en recherche sont :Le traitement à la 6-OHDA et le traitement à la MPTP. Dans cette étude le traitement à la MPTP a été utilisé.

6. Maladie de Parkinson chez le rat :Le traitement à la 6-OHDA est utilisé pour induire la maladie de parkinson chez le rat. Il s’agit d’une toxine capable de reproduire les caractéristiques anatomopathologiques et/ou biochimique de la maladie.

7. Synapse tripartite La synapse tripartite signifie fonctionnellement que les astrocytes intègrent, traitent et échangent les informations avec les neurones pré et post synaptiques.

8. Biais d’observation La phrase signifie que le biais d’observation a été écarté. Elle est citée pour donner plus de validité aux résultats trouvés.

9. Figure 6 La figure (A) compare la surface de la glie périsynaptique des synapses tripartites chez le singe normal et le singe traité à la MPTP. Tandis que la figure (B) compare le ratio du volume de la glie périsynaptique sur le volume total de l’épine et de l’axone terminal dans les synapses tripartites chez le singe normal et le singe traité à la MPTP. Les résultats montrent qu’en (A), on observe une augmentation la surface de la glie périsynaptique des synapses tripartites chez les singes traités à la MPTP. En (B) on note une augmentation du ratio dans les synapses tripartites chez les singes traités à la MPTP. La conclusion des résultats est que les astrocytes subissent une expansion compensatrice qui modifie les synapses tripartites dans le striatum de ces singes traités à la MPTP.

10. La maladie de Parkinson

La région touchée est le striatum et la voie impliquées est la voie nigro-striées dopaminergique. Le neurotransmetteur impliqué est la dopamine.
Les symptômes de la maladie sont l’akinésie, le tremblement de repos, la rigidité
Un traitement médicamenteux de la maladie de parkinson est la levodopa, le traitement chirurgical est la stimulation cérébrale profonde
Le traitement médicamenteux vise à pallier le manque de dopamine soit en mimant l’action de la dopamine soit en administrant une substance qui sera transformée en dopamine qui manque chez les malades parkinsoniens tandis que la stimulation cérébrale stimule la production de dopamine

Ref -Aude Panatier, Dionysia T. Theodosis, Jean-Pierre Mothet,3 Bastien Touquet, Loredano Pollegioni, Dominique A. Poulain, and Ste´ phane H.R. Oliet.Glia-Derived D-Serine Controls NMDA Receptor Activity and Synaptic Memory.Cell May 19, 2006; 125, 775–784,

-Rosa M. Villalba1 and Yoland Smith. Neuroglial plasticity at striatal synapses.Frontiers in Systems Neuroscience. August 2011, Volume 5, Article 68

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