De part le fait que le NTS reçoit une riche innervation périphérique en provenance des nerfs crâniens, à savoir des nerfs facial, trijumeau, glossopharyngien et vague, cette structure est un véritable senseur des variations des grandes fonctions végétatives, comme la fonction cardiovasculaire, la respiration, les états viscéraux et la thermorégulation (voir pour revue
Figure I-22 : Représentations schématiques des boucles bulbaires et supra-bulbaires du baroréflexe.
Les voies afférentes et efférentes au NTS sont respectivement dessinées en bleu et en rouge. Abréviations : DMX, noyau moteur du nerf X ; GABA, acide gamma aminobutyrique ; HPL, hypothalamus postérolatéral ; HPO, région préoptique de l ’hypothalamus ; IML, région inter-médiolatérale de la moelle épinière ; NPB, noyaux parabrachiaux ; NPV, noyau paraventriculaire de l’hypothalamus ; NRL : noyau réticulaire latéral ; NTS, noyau du faisceau solitaire ; TIML, tractus inter-médiolatéral ; X, nerf vague ; 1, projection de neurones du NTS sur des structures supra-bulbaires ; 2, voies issues des structures supra-supra-bulbaires et innervant le NTS ; 3, voies issues de structures supra-bulbaires et innervant le DMX ; 4, projection directe du NPV sur le TIML ;5, projection directe de la partie dorsolatérale du pont sur le TIML.
TIML 3 C1 HPL NPV NPB HPO 4 Barorécepteurs B A DMX Medulla A DMX Medulla Nerf X GABA Nerf IX Carotide Afférences primaries (glutamate) NTS Efférent vagal C1 Voie bulbospinale (adrénaline) Corde thoracique IML Coeur Neurone sympathique postganglionnaire (noradrénaline) Vaisseau Glande surrénale Neurone sympathique préganglionnaire (acétylcholine) 2 NTS 5 DMX NRL 1
Boscan et al., 2002). C’est en effet à son niveau que naissent les réponses réflexes déclenchées par les baro- et chémo- récepteurs périphériques (Jordan et Spyer, 1986). En particulier, les informations en provenance des barorécepteurs aortiques et sinocarotidiens convergent au niveau du NTS, où elles sont traitées une première fois avant d’être redistribuées vers d’autres structures cérébrales bulbaires et supra-bulbaires telles que le complexe A1C1, le noyau réticulaire latéral, les noyaux parabrachiaux et l’hypothalamus (Figure I-22A,B). Le traitement des informations arrivant aux neurones du NTS est fortement modulé par la libération locale d’une diversité impressionnante de neurotransmetteurs, en provenance non seulement des nerfs crâniens, mais aussi des neurones du NTS et des nombreuses afférences centrales supra-bulbaires telles que les afférences hypothalamiques (Figure I-22B).
La noradrénaline et l’adrénaline participent de façon primordiale au traitement des informations afférentes aux neurones du NTS (voir chapitre IV-5.2.). Etant donné que ces neurones expriment certains autorécepteurs adrénergiques inhibiteurs (récepteurs α2) et excitateurs (récepteurs α1) au niveau du compartiment somato-dendritique, la libération locale de NA dendritique au niveau du NTS pourrait à la fois participer à la neurotransmission globale, mais aussi à la modulation de l’excitabilité des neurones coeruléens en réponse à un stimulus afférent (voir chapitre IV-3.6.).
III-5.1. L’activité spontanée des neurones du NTS
(Kawai et Senba, 2000)
Les neurones localisés dans les parties dorso-médiane et médiane du NTS ont une activité électrique spontanée dont la fréquence est supérieure à 2 Hz et l’amplitude maximum du courant est supérieure à 30 pA. Les courants enregistrés au niveau de ces neurones sont à la fois des courants entrants (potentiels post-synaptiques excitateurs) et des courants sortants (potentiels post-synaptiques inhibiteurs). Cette activité spontanée est due à des activités synaptiques intrinsèques glutamatergique (excitatrices) et GABAergique (inhibitrices). Il existerait 3 types d’activité électrique spontanée : le type I représente à la fois une activité de potentiels post-synaptiques excitateurs et inhibiteurs; le type II représente une forte activité de potentiels post-synaptiques inhibiteurs et une très faible activité de potentiels post-synaptiques excitateurs ; le type IV représente une forte activité de potentiels post-synaptiques excitateurs. Il existe une forte relation entre le stade du développement et l’activité spontanée des neurones du NTS. Entre P0 et P3, les neurones du NTS possèdent tous une activité spontanée de type I. Entre P5 et P10, quelques neurones seulement sont caractérisés par une activité de type I, et une large majorité de neurones par des activités de types II ou IV. Entre P22 et P37,
les neurones ont une activité spontanée de type II (environ 30 % des neurones) ou de type IV (environ 70 % des neurones). Par ailleurs, une forte corrélation est observée entre la morphologie cellulaire et l’activité spontanée des neurones.
III-5.2. Régulation de la fonction cardiovasculaire
Le NTS joue un rôle important dans la régulation de la fonction cardiovasculaire et ceci notamment parce qu’il représente le premier relais central de l’arc baroréflexe. L’arc baroréflexe est un mécanisme complexe de rétro-contrôle de la pression artérielle, par lequel toute modification de cette dernière entraîne une variation opposée de la fréquence cardiaque et des résistances périphériques, visant à restaurer un état tensionnel initial. Dans les conditions physiologiques, le baroréflexe représente un mécanisme de régulation très rapide (réflexe) de la pression artérielle. La stimulation des barorécepteurs sinocarotidiens et aortiques active les nerfs glossopharyngiens et vagues, qui libèrent notamment du glutamate, et probablement également de la substance P au sein du NTS (Figure I-22A). La noradrénaline, la sérotonine, le GABA, le glutamate, la substance P, l’oxyde nitrique et les angiotensines seraient également libérés au sein du NTS, par des éléments intrinsèques et extrinsèques après activation du NTS. Ces facteurs semblent être primordiaux dans la régulation de la fonction cardiovasculaire mettant en jeu le NTS (voir pour revues Machado, 2001; Michelini et al., 2001 ; Boscan et al., 2002 ; Zanzinger et al., 2002). Une fois traitées, les informations végétatives sont redistribuées vers les neurones cardiomodérateurs centraux au niveau du bulbe et du télencéphale.
L’innervation noradrénergique du NTS semble être responsable de la stabilité de la pression artérielle, par facilitation de l’activité vasopressinergique (Yamazaki et Nonimiya, 1993). Une perturbation de l’homéostasie catécholaminergique au sein du NTS par l’injection locale de noradrénaline provoque une bradycardie ainsi qu’une hypotension (De Jong et Nijkamp, 1976). De plus, une diminution des libérations de noradrénaline et d’adrénaline a été observée chez le chat au niveau du NTS en réponse à une augmentation provoquée de la pression artérielle par injection systémique de noradrénaline (Kobilansky et al., 1988).
III-5.3. Les dendrites des neurones du NTS : lieu de contact des afférences
Un nombre assez important d’afférences ne contactent pas directement les corps cellulaires des neurones catécholaminergiques du NTS, mais préférentiellement leurs dendrites. C’est en particulier le cas pour les afférences GABAergiques (Pickel et al., 1989a) et enképhalinergiques (Pickel et al., 1989b) se projetant sur les neurones du NTS.
III-5.4. Pathologies liées au dysfonctionnement du NTS
L’hypertension de type neurogénique est souvent associée à un dysfonctionnement neuronal au niveau du NTS (voir pour revue Reis, 1981). L’intervention du NTS dépassant largement le cadre de la régulation de la fonction cardiovasculaire, son dysfonctionnement serait associé à un nombre très important de pathologies. Notamment, un dysfonctionnement du NTS et une diminution du nombre de cellules exprimant la TH sont observés dans certains cas de maladies neurodégénératives telle que la maladie de Parkinson (Saper et al., 1991). Un dysfonctionnement du NTS serait à la base des déficits cardiovasculaires responsables de la mort subite du nouveau-né. En effet, une absence de la PNMT (enzyme responsable de la formation d’adrénaline à partir de noradrénaline) au niveau du noyau gélatineux du NTS, ainsi qu’une réduction de l’activité de cette enzyme dans la partie rostrale du NTS, ont été observées chez les nouveaux-nés atteints de cette pathologie (Kopp et al., 1993).