Comment les vieux axones attirent les cellules gliales pour être mangés

Publié par Adrien le 31/03/2021 à 09:00
Source: CNRS INSB
Le cerveau de tous les animaux subit un remodelage neuronal, au cours du développement, essentiel à l'élimination des axones inutiles et à la formation d'un système nerveux précis et fonctionnel. Chez la drosophile, les axones des neurones les plus anciens du centre de la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) subissent, au moment de la métamorphose, un élagage indispensable à la mémoire de la mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du...). Dans cette étude publiée dans la revue Nature Communications, les scientifiques identifient Orion, un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) produit par les axones qui déclenche leur élimination par une armée de cellules gliales.

Le remodelage des neurones est un mécanisme fondamental nécessaire à la précision des connexions nerveuses et in fine à la fonction du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des...). Ce remodelage est conservé au cours du développement, des invertébrés aux mammifères. Un élagage aberrant peut induire, chez l'adulte, des maladies neurodégénératives. Chez la mouche drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...), le centre de la mémoire ou corps pédonculés (CP) subit, à la métamorphose, un remodelage neuronal particulièrement visible par l'élagage de certains axones.


On voit ici un faisceau axonal (GFP en vert) des corps pédonculés, centre de la mémoire chez la drosophile, dont les axones secrètent la protéine Orion (Myc en rouge) à leur extrémité. Orion sécrété permet aux axones d'être identifiés et détruits par les cellules gliales réceptrices. Cet élagage axonal est indispensable afin de permettre la repousse de nouveaux axones.
© Ana Boulanger (Le boulanger est spécialisé dans la fabrication du pain, de ses dérivés, de la viennoiserie.) & Jean-Maurice Dura

Ce mécanisme est très précis car il n'intervient que sur certains neurones et que sur les portions distales de leurs axones. Cette étape d'élagage doit avoir lieu pour permettre la repousse des nouveaux axones qui vont connecter de nouvelles cibles dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...). Si cet élagage est bloqué au moment de la métamorphose, on obtient des mouches adultes qui ne peuvent plus former de mémoire à court terme.

Les astrocytes, des cellules gliales particulières, ont un rôle actif au cours du remodelage des neurones notamment en digérant les débris neuronaux. Il était déjà connu que ce processus de dégénérescence axonale des CP est dépendant de l'infiltration des astrocytes. Cependant, comment les astrocytes sont recrutés au niveau de ces axones au cours du développement du cerveau était tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) à fait inconnu. A partir d'une mutagenèse chimique, et donc d'un crible sans biais préalable, les chercheurs ont isolé le gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) orion impliqué dans le remodelage neuronal des CP. Le gène orion, qui n'avait jamais été décrit précédemment, est produit par les axones et est indispensable à l'infiltration des astrocytes dans les faisceaux des axones des CP.

L'analyse fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....) révèle que le manque de la protéine Orion entraine un défaut dans l'élimination des débris axonaux ainsi que dans l'élagage de certains axones. Le nom orion, donné au gène, est dû aux regroupements de débris brillants (marqués avec la GFP, une protéine fluorescente) qui sont observés chez les mutants et font penser à une constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...).

Orion assure sa fonction en étant sécrétée et possède certaines caractéristiques des chimiokines de mammifères. Les chimiokines sont une famille de cytokines chimiotactiques qui contrôlent la migration directionnelle des cellules. Particulièrement, au niveau du cerveau, les chimiokines sont impliquées dans la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) entre les neurones et les cellules gliales. En effet, Orion possède un motif protéique CX3C et des motifs de liaison aux glycosaminoglycanes (GAG). Le motif CX3C est impliqué chez les chimiokines dans la liaison du ligand à son récepteur, qui dans le cas d'Orion reste à découvrir, et l'association avec les GAG a une grande influence sur les interactions extracellulaires de la protéine.

Les chimiokines sont apparues dans un ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus...) des vertébrés (Les vertébrés forment un sous-embranchement du règne animal. Ce taxon, qui dans sa...) et bien que la chimiotaxie soit décrite chez les invertébrés, les chimiokines ne sont pas présentes chez la drosophile ni même chez les insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large...). En conséquence, la découverte du rôle d'Orion, une "chemokine-like" impliquée dans le dialogue (Le dialogue est une communication entre deux ou plusieurs personnes ou groupes de personnes. Il...) entre neurones et cellules gliales au cours du remodelage neuronal représente une contribution originale dans le domaine en ouvrant de nouvelles voies de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) pouvant conduire, entre autres, à une meilleure compréhension des dégénérescences pathologiques.

L'hypothèse proposée est qu'Orion est le signal sécrété à partir des neurones qui déclenche l'infiltration des astrocytes dans les faisceaux axonaux des CP ainsi que l'engloutissement des débris axonaux par ces même astrocytes. La caractérisation des GAG ainsi que du récepteur glial se liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre....) à Orion qui déclenchent l'activation (Activation peut faire référence à :) des astrocytes sont les perspectives à court terme pour continuer cette étude.

Pour en savoir plus:
Axonal chemokine-like Orion induces astrocyte infiltration and engulfment during mushroom body neuronal remodeling.
Boulanger A, Thinat C, Züchner S, Fradkin LG, Lortat-Jacob H, Dura JM.
Nat Commun. 2021 Mar 23. doi: 10.1038/s41467-021-22054-x.

Laboratoire:
Institut de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) humaine-IGH (CNRS/Université de Montpellier)
141 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux...) de la Cardonille 34396 Montpellier Cedex 5.
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