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La fabrication des neurones chez le mouton adulte est sensible à la photopériode

La neurogenèse est le processus par lequel de nouveaux neurones sont générés ; elle persiste à l'âge adulte grâce à la présence de cellules souches neurales localisées dans des zones spécifiques du cerveau appelées niches neurogéniques. L'hypothalamus, région impliquée dans la régulation neuroendocrinienne de la reproduction, abrite une de ces niches, le noyau arqué, dont l'architecture change selon la photopériode.

Mouton en Irlande.. © Inra, MADZAK Catherine
Publié le 23/11/2018

L'existence d’une capacité de régénération des neurones dans le cerveau adulte, ou neurogenèse, est maintenant bien établie chez de nombreuses espèces incluant l'humain. Toutefois, chez les mammifères adultes, ce processus est restreint à quelques régions spécialisées du cerveau appelées niches neurogéniques. Ces niches constituent des microenvironnements qui contrôlent l'activité de cellules souches neurales, à l’origine de nouvelles cellules capables de se différencier en neurones ou en cellules gliales.

Deux régions neurogéniques ont été particulièrement bien étudiées : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et la zone sous -granulaire du gyrus denté de l'hippocampe. Récemment, d'autres régions cérébrales ont été identifiées comme étant des niches neurogéniques, en particulier, l'hypothalamus, une structure impliquée dans la régulation des fonctions comportementales et neuroendocrines, dont la reproduction.

Les chercheurs de l’UMR PRC ont récemment montré l’existence d’une niche neurogénique dans l’hypothalamus du mouton. Dans cette niche, des cellules spécialisées nommées tanycytes constituent la population de cellules souches neurales. Une prolifération cellulaire accrue a été observée pendant les jours à durée décroissante de l'automne par rapport aux jours à durée croissante du printemps (Batailler et al., 2016), et cette variation de prolifération n’est pas contrôlée par les hormones sexuelles périphériques (Migaud et al., 2011). Ces données suggèrent que, chez les ovins, les différentes étapes de la neurogénèse hypothalamique pourraient être régulées par la photopériode.

L'objectif de cette nouvelle étude était de déterminer la composition et la structure de la niche neurogénique hypothalamique des ovins et d’explorer sa régulation par la photopériode, à l’échelle cytoarchitecturale et ultrastructurale.

Les chercheurs de l’UMR PRC ont caractérisé les différents composants cellulaires (cellules souches neurales ou tanycytes, neurones en migration immatures, cellules gliales, vaisseaux sanguins) de la niche neurogénique de l’hypothalamus ovin. Ils ont montré une composition cellulaire comparable aux niches canoniques que sont la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et la zone sous-granulaire du gyrus denté de l'hippocampe. En particulier, il s’avère que l’organisation cytoarchitecturale du noyau arqué présente de fortes similitudes avec celle de la zone sous-ventriculaire de l’ovin, des primates non-humain et de l’homme.

L’analyse immunohistochimique de la niche de l’hypothalamus a permis de distinguer deux zones neurogéniques: le noyau arqué et l’éminence médiane. Les populations de cellules souches neurales qui composent ces deux niches montrent une sensibilité différente aux variations photopériodiques. En effet, l’expression de marqueurs de cellules souches neurales (nestine, vimentine et Sox2 (Batailler et al, 2014)), est fortement augmentée dans le noyau arqué en photopériode courte par rapport à la photopériode longue, alors que dans l’éminence médiane, seules de faibles variations sont observées en fonction de la photopériode et uniquement pour certains marqueurs.

Image au microscope confocal de la niche neurogénique du noyau arqué (NA) en contact avec le liquide céphalorachidien du troisième ventricule (3V). Les cellules souches neurales sont identifiés par deux marqueurs, Sox2 dans les noyaux des cellules, en rose et la nestine, exprimée dans les prolongements de ces cellules, en vert, A : au moment des jours longs ; B : au moment des jours courts ;. © Inra, Martine Migaud
Image au microscope confocal de la niche neurogénique du noyau arqué (NA) en contact avec le liquide céphalorachidien du troisième ventricule (3V). Les cellules souches neurales sont identifiés par deux marqueurs, Sox2 dans les noyaux des cellules, en rose et la nestine, exprimée dans les prolongements de ces cellules, en vert, A : au moment des jours longs ; B : au moment des jours courts ; © Inra, Martine Migaud

La mise en évidence de différences dans l’organisation cytoarchitecturale du noyau arqué et de l’éminence médiane, renforce l’hypothèse de l’existence de deux niches indépendantes dans ces régions

L’analyse ultrastructurale du noyau arqué révèle la présence uniquement en photopériode courte, de protrusions* qui bourgeonnent à partir des tanycytes. Ce phénomène, déjà décrit dans le noyau arqué de rat, pourrait correspondre à des vésicules de sécrétion permettant aux tanycytes de cette zone plus active en photopériode courte, d’évacuer les produits du métabolisme.

coupes ultrafines prises au microscope électronique à transmission montrant une zone de la niche neurogénique du noyau arqué. A : au moment des jours longs ; B : au moment des jours courts exposant l’existence de protrusions (en rose).. © Inra, Martine Migaud
coupes ultrafines prises au microscope électronique à transmission montrant une zone de la niche neurogénique du noyau arqué. A : au moment des jours longs ; B : au moment des jours courts exposant l’existence de protrusions (en rose). © Inra, Martine Migaud

Globalement, cette étude montre que le noyau arqué et l'éminence médiane représentent deux niches neurogeniques différemment régulées par la photopériode chez le mouton : elle révèle notamment une réorganisation cellulaire et cytoarchitecturale de la niche du noyau arqué suite à une exposition à des photopériodes contrastées.

En outre, ces résultats soutiennent l'idée que l'organisation cytoarchitecturale du noyau arqué du mouton présente des caractéristiques communes avec la structure de la zone sous-ventriculaire de l’humain et des primates non humains.

 

*La protrusion est une position avancée ou mouvement vers l'avant d'un organe ou d’une cellule.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Physiologie animale et systèmes d’élevage
Centre(s) associé(s) :
Val de Loire

Référence

Publication issue de ce travail :

Butruille L., Batailler M., Mazur D., Prevot V., Migaud M. (2018) Seasonal reorganization of hypothalamic neurogenic niche in adult sheep. Brain Structure & Function, 223 (1): 91-109.

Autres publications citées :

Migaud M., Batailler M., Pillon D., Franceschini I., Malpaux B. (2011) Seasonal changes in cell proliferation in the adult sheep brain and pars tuberalis. J Biol. Rhythms. 26(6):486-96.

Batailler M., Droguerre M., Baroncini M., Fontaine C., Prevot V., Migaud M. (2014) DCX-expressing cells in the vicinity of the hypothalamic neurogenic niche: a comparative study between mouse, sheep, and human tissues. J. Comp. Neurol. 522(8):1966-85.

Batailler, M., Derouet, L., Butruille, L., Migaud, M. (2016) Sensitivity to the photoperiod and potential migratory features of neuroblasts in the adult sheep hypothalamus. Brain Structure and Function, 221 (6), 3301-3314.