Implication du système VIP-récepteurs dans le neurodéveloppement

6.2.1. Le VIP

Le VIP et le PACAP sont impliqués dans la régulation de la différenciation et de la prolifération neuronales durant l’embryogenèse précoce caractérisée par la fermeture du tube neural et l’initiation de la neurogenèse (Gressens et al., 1993; Waschek et al., 1998 ; Hill., 2006). La culture d’embryons entiers de souris au 9ème jour de vie embryonnaire (E9) en présence du VIP révèle que ce peptide stimule la croissance coordonnée du cerveau et du corps d’une manière dose-dépendante (Gressens et al., 1993 ; Hill et al., 1999). Le traitement in vivo de souris gestantes avec l’antagoniste du VIP (VIPhyb) (Gozes et al., 1989) pendant la période E9 à E11 entraîne une microcéphalie et un retard de croissance des nouveaux-nés, effets qui sont bloqués par l’administration de VIP exogène. Le blocage du VIP après E12 n’a pas d’effet sur la croissance embryonnaire (Gressens et al., 1994).

Une étude similaire sur des embryons de rat a montré que le traitement de ces derniers avec l’antagoniste du VIP retarde l’apparition des étapes du développement (Hill et al., 1991) et de plus, entraîne une dystrophie neuronale.

L’expression des gènes codant les récepteurs du VIP apparaît au début de l’embryogenèse de la souris (Waschek et al., 1996), et les sites de liaisons du VIP ont été localisés au niveau de la plaque du plancher du tube neural dès E9 (Hill et al., 1999 ; 2006 ; Spong et al., 1999). La plaque du plancher du tube neural est un centre reconnu d’organisation du cerveau en développement et régule la migration neuronale par la libération de facteurs solubles en particulier sonic hedgehog (Shh) (Jessell et Dodd., 1992). Le VIP a été détecté dans les embryons à E9, mais son ARNm n’apparait dans l’embryon de souris qu'à partir d’E12 (après la période de régulation de croissance par le VIP). Des données similaires ont été obtenues chez des embryons de rat (Gozes et al., 1988). Cependant, le VIP ainsi que son ARNm sont abondants dans le placenta maternel au cours de l’embryogenèse précoce (Spong et al., 1999).

Figure 30 : Représentation schématique d’une coupe de cerveau de souris indiquant la localisation de l’ARNm du récepteur PAC1 et celui du PACAP au cours du développement. Les points noirs représentent les régions exprimant les ARNm du récepteur PAC1 et du PACAP dans le cerveau de souris en développement. Les nombres au dessus des schémas indiquent les jours de gestation ou les jours après la naissance. La prolifération des cellules neurales décline avec l’âge. La génération des neurones atteint son maximum aux stades embryonnaires (E) 12- 14, tandis que la génération d’astrocytes prend place à partir d’E16 et augmente transitoirement jusqu’aux jours postnataux (P) 10-14. La génération d’oligodendrocytes commence à partir de P10, celle des cellules granulaires cérébelleuses a lieu après E16 (D’après Watanabe et al., 2007).

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La source de l’activité du VIP sur les récepteurs embryonnaires semble être le placenta maternel, où le VIP a été localisé dans les lymphocytes T gamma delta (Spong et al., 1999).

6.2.2. Le PACAP

Le traitement d’embryons E9 de souris avec le PACAP à des concentrations égales à celles utilisées pour le VIP, ne montre pas de stimulation de croissance embryonnaire. A des concentrations élevées, le PACAP inhibe la croissance de ces embryons (Hill et al., 1999). La régulation de la croissance est donc spécifique du VIP à ce stade du développement. Il a été montré que le PACAP antagonise la signalisation Shh dans des cellules isolées du tube neural. Il a été aussi rapporté que des embryons de E10.5 montrent une diminution de l’expression de Gli1 dans le tube neural après traitement avec PACAP (Waschek et al., 1998). De plus, une mutation au niveau des gènes Shh cause une holoprosencéphalie, une malformation cérébrale très fréquente (Roessler, 1996). Cette malformation peut dans certains cas être causée par des anomalies chromosomiques qui affectent l'expression du PACAP et son récepteur (Sherwood et al., 2000). Ces différents résultats indiquent donc une interaction entre les signalisations Hh et PACAP.

Les ARNm du PACAP ainsi que celui de PAC1 sont détectés dès le stade E9.5 dans des embryons de souris (Figure 30), puis leur expression augmente progressivement au cours du développement embryonnaire jusqu’à atteindre un maximum à la naissance, suggérant qu’ils participent à la neurogenèse précoce. L’ontogenèse des récepteurs du PACAP a été recherchée en détail dans le cervelet de rat durant le développement postnatal (Basille et al., 1994). Dans la couche externe des cellules granulaires de cervelet (EGL, External Granule cell Layer) et dans la moelle épinière, la densité des récepteurs est élevée de la naissance (P0) à P8 puis diminue nettement de P8 à P25. Dans la couche interne des cellules granulaires (IGL, Internal Granule cell Layer), les récepteurs sont détectés initialement à P8, et leur densité diminue progressivement de P8 à P25 (Basille et al., 1994). Dans des souris à P10, le récepteur PAC1 est aussi activement exprimé dans la région neurogénique de flux de migration rostrale, de la SVZ jusqu’au bulbe olfactif (Watanabe et al., 2007 ; Matsuno et al., 2008).

Figure 31 : Représentation schématique de la voie de signalisation du PACAP impliquée dans la différenciation des cellules souches neurales en astrocytes. Le PACAP se lie au récepteur PAC1 situé sur les

cellules souches neurales. Le signal transmis via le récepteur PAC1 active la protéine Gq permettant l’activation de la phospholipase C, du Ca2+ _{et ensuite de la PKCβ (D’après Watanabe et al., 2007).}

Figure 32 : Représentation schématique de la voie de signalisation impliquée dans la prolifération des cellules gliales induite par le VIP/PACAP. AC, adenylyl cyclase ; ERK, extracellular signal-regulated kinase

(P, forme phosphorylée) ; RhoA, petite proteine GTPase de la famille RAS (a, forme active ; i, forme inactive) ; NT1-6/VIP7-28 hybride et PACAP6-32 sont des antagonistes des récepteurs VPAC ; PD 98059, inhibiteur de la

kinase ERK, Ro 25-1553, agoniste spécifique du VPAC2 ; Rp-cAMP, antagoniste de l’AMPc (D’après Masmoudi-Kouki et al., 2007).

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