Les neurones générés dans le BO trouvent leur origine dans les cellules souches neurales adultes localisées dans la ZSV, appelées aussi cellules de type B1. Ces cellules sont localisées le long du mur ventriculaire latéral et dans la partie antérieure du mur médian et il existe également des cellules souches dans le courant de migration rostral (CMR, description ci-dessous) (Doetsch et al. 1997; Mirzadeh et
al. 2008; Gritti et al. 2002).
Les cellules souches de la ZSV projettent un cil, qui contacte le LCS, entre les cellules épendymaires qui constituent le mur ventriculaire. On observe alors une structure particulière, dite en pinwheel, lorsque l’on observe la ZSV en face (Figure 19). Le processus basal de ces cellules contacte les vaisseaux sanguins de la ZSV (Figure 19L, M) (Mirzadeh et al. 2008). Ces cellules sont soit quiescentes, soit en état activé, cet état pouvant être induit par des facteurs extrinsèques afin de produire des progéniteurs (Codega P et al. 2014, Llorens-Bobadilla et al. 2015). Tout d’abord considérées comme multipotentes, car capable de former des neurones, des astrocytes (Sohn et al. 2015) et des oligodendrocytes (Menn et al. 2006 ; Tong et al. 2015), les cellules souches neurales sont en fait spécialisées pour produire un type ou sous-type cellulaire (Young 2007 ; Ortega 2013) (Partie III- 4.B, p. 105). La majeure partie des progéniteurs générée par les cellules souches sont les progéniteurs de type C, qui se divisent rapidement et constituent ainsi le pool d’amplification. Ces progéniteurs produisent alors des neurones immatures, dits cellules de type A ou neuroblastes (Doetsch et al. 1999). Une étude du cycle cellulaire des progéniteurs suggère que les progéniteurs de type C se divisent trois fois et les neuroblastes une ou deux fois (Ponti et al. 2013).
Ces neuroblastes vont alors migrer sur une longue distance (3-8mm) à raison
de 120 µm/h dans le CMR jusqu’à atteindre le BO (Figure 20A) (Doetsch & Alvarez-Buylla 1996; Wichterle et al. 1997). Lorsque ces progéniteurs atteignent le BO, ils migrent de manière radiale pour s’intégrer dans le réseau et remplacer les interneurones existants. L’intégration prendra place dans la couche de cellules granulaires ou dans la couche glomérulaire (Figure 20B, C) (Alvarez-Buylla & Garcia-Verdugo 2002; Kriegstein & Alvarez-Buylla 2009). Des études sur le rat ont montré que le nombre de neurones générés est très important et représente 1% du nombre de
Les plexus choroïdes sont des régulateurs de la neurogenèse adulte
65 cellules granulaires dans le BO. Toutefois, seule la moitié s’intégrera durablement dans le réseau, l’autre moitié des cellules générées étant éliminée par apoptose (Winner et al. 2002). La mort de ces cellules a lieu principalement dans le BO. En effet, bien que l’on observe de la mort cellulaire dans la ZSV et le CMR, celle du BO représente plus de 80% des cellules identifiées par un essai TUNEL (Biebl et al. 2000).
Introduction Partie 3
Les plexus choroïdes sont des régulateurs de la neurogenèse adulte
67
Figure 19 : La ZSV abritant les cellules souches neurales présente une
organisation unique
(A-H, L, M) Des immunomarquages des membranes des cellules épendymaires (β-catenin, βcat ; CD24) et de leur cil (γ-tubuline, γtub) ainsi que des cellules souches neurales (GFAP) ont permis de visualiser l’organisation particulière de la ZSV grâce à des acquisitions au microscope confocal. (A) Dans la ZSV, on observe la formation de pinwheels au centre des cellules épendymaires. Barre d’échelle 10 µm. (B) La reconstruction de l’image (A) montre le centre des pinwheels en bleu et les différents pinwheels sont illustrés par différentes couleurs. (C, D) Cette structure est unique à la ZSV. En effet, dans la partie postérieure du mur médian et le long du 3e ventricule on observe une répartition homogène et des formes plus régulières des cellules épendymaires. (E) Les cellules souches neurales se trouvent au centre du pinwheel. Barre d’échelle 10 µm. (F) Reconstruction de l’image (E). (G) La membrane des cellules épendymaires présente une structure en forme de diamant très caractéristique. La flèche indique le cil d’une cellule souche neurale au centre du pinwheel. Barre d’échelle 5 µm. (H) Structure du pinwheel avec la cellule souche neurale au centre. (I) Reconstruction de la position des clusters des projections apicales des cellules souches neurales (au centre des pinwheel). La densité de processus apical dans un même pinwheel est indiquée par le code couleur. La zone grise dénote le point d’attachement des murs latéral et médian. Barre d’échelle 1 mm. (J) L’injection d’un adénovirus codant pour la GFP dans le ventricule permet de visualiser de nombreuses cellules souches neurales le long de la ZSV. Barre d’échelle 1 mm. (K) 30 jours après l’injection du virus on trouve des cellules GFP + dans le BO. Barre d’échelle 100 µm. (L) La partie apicale d’une cellule souche projette un cil (flèche bleue) dans le ventricule tandis que sa partie basale contacte un vaisseau sanguin et forme un pied astrocytaire (flèche jaune). Barre d’échelle 25 µm. (M) Illustration 3D de la structure de la ZSV. Les cellules souches neurales en bleu forment des clusters de projections apicales, au centre des pinwheels formés par les cellules épendymaires en marron (clair et foncé) et pêche, et contactent les vaisseaux sanguins en orange. Les progéniteurs de type C en vert et les neuroblastes en rouge ne contactent pas le ventricule et sont localisés sous les cellules épendymaires. Illustrations adaptées à partir de Mirzadeh et al. (2008).
Introduction Partie 3
Les plexus choroïdes sont des régulateurs de la neurogenèse adulte
69
Figure 20 : Migration des progéniteurs et intégration des neurones
produits par la ZSV
(A) Schéma montrant les différentes étapes de maturation d’un neuroblaste. Après avoir été générés dans la ZSV, les neuroblastes vont migrer en formant des chaînes compactes dans le CMR, soit 5 mm dans l’environnement non permissif qu’est le cerveau adulte. Une fois le BO rejoint, les neuroblastes vont se détacher les uns des autres et commencer leur migration individuelle dans la couche granulaire afin de s’y intégrer ou de rejoindre la couche glomérulaire. 10 jours après avoir été générées, les cellules vont commencer leur maturation qui se poursuivra pendant quelques semaines. L’étape de maturation, particulièrement du jour 14 à 28 lors de la formation des synapses, sera critique dans la survie des nouveaux neurones (Sakamoto 2014). cc, corpus callossum ; Ctx, Cortex ; DG, Dentate Gyrus ; GCL, Granule Cell Layer ; OB, Olfactory Bulbs ; RMS, Rostral Migratory Stream ; SVZ, Subventricular zone. (B) Cette coupe coronale de BO colorée en crésyl violet présente l’organisation du BO. (C) Schéma de l’organisation des cellules et connexions dans le BO. (B-C) Le BO est composé de cellules excitatrices, les cellules mitrales et tufted qui vont projeter leur axone dans le cortex olfactif, et de neurones inhibiteurs, ou interneurones, qui vont moduler l’activité des neurones excitateurs. On notera que la proportion de neurones inhibiteurs est beaucoup plus importante dans cette région du cerveau, suggérant un rôle prépondérant des interneurones dans la représentation olfactive (Sakamoto 2014). Les neurones inhibiteurs appartiennent à différentes catégories (détails dans la Figure 32) et on distingue notamment les cellules périglomérulaires dans la zone glomérulaire et les cellules granulaires dans la zone granulaire. Les cellules granulaires sont les interneurones principalement produits durant la neurogenèse adulte. A gauche, dans la partie la plus externe, les nerfs olfactifs, en provenance de l’épithélium olfactif du nez, vont contacter les dendrites des neurones excitateurs dans les glomérules. Les neurones olfactifs exprimant un même récepteur olfactif projettent tous dans le même glomérule. En allant vers l’intérieur du BO, on trouve les corps cellulaires des neurones tufted dans la couche plexiforme externe et ceux des cellules mitrales dans la couche des cellules mitrales. L’intérieur du BO est composé de la couche granulaire. A l’entrée du BO, dans sa partie postérieure, on peut observer le CMR, structure dense d’où les nouveaux neurones vont se détacher pour remplacer les interneurones dans les couches glomérulaire (les cellules périglomérulaires) et granulaire (cellules granulaires). abGC, adult born Granule Cell ; abPGC, adult born PeriGlomerular Cell ; dSAC, deep Short Axon Cell ; EPL, External Plexiform Layer ; ETC, External Tufted Cell ; GC, Granule cell ; GCL, Granule Cell Layer ; GL, Glomerular Layer ; MC, Mitral Cell ; MCL, Mitral Cell Layer ; ONL, Olfactory Nerve Layer ; PGC, PeriGlomerular Cell ; sSAC, supericial Short Axon Cell ; SVZ, Subventricular zone ; TC, Tufted Cell. Illustrations de Whitman & Greer (2009) (A) et Lepousez et al. (2013) (B-C).
Introduction Partie 3
70