Stockage et accumulation du zinc lors de la formation du cortex cérébral
Publié par Isabelle le 11/04/2019 à 14:00
Source et illustrations: CNRS INSB

Cet article est un développement plus complet de notre précédent article sur le même sujet: Les fluctuations du zinc lors de la formation du cortex cérébral

Le zinc (Zn) est un métal présent dans toutes les cellules où il exerce des fonctions biologiques essentielles. C'est un acteur (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à la télévision, à la radio, ou même dans des spectacles de rue. En plus de l'interprétation proprement dite, un acteur...) important de la signalisation cellulaire, surtout dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du...) où il s'accumule dans certaines vésicules synaptiques. Via des approches de transcriptomique à haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès...) et d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression...), les chercheurs ont quantifié le Zn et décrit les principaux mécanismes d'import et de stockage intra-neuronal de ce métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux sont un des...) lors de la formation du cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) cérébral chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue...). A partir des mesures effectuées, il a été possible de déterminer le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement...) de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.) contenus dans le corps cellulaire d'une cellule nerveuse: environ 200 millions.

Le zinc (Zn) est un élément métallique vital pour toutes les cellules eucaryotes. Il est principalement fixé à des protéines, jouant un rôle structural ou enzymatique. Mais une partie du Zn intracellulaire peut être libéré de ses sites de fixation, notamment en situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu...) d'anoxie ou de stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales. Dans le langage courant, on parle de...) oxydatif, contribuant à augmenter la concentration intracellulaire en Zn libre. Ces fluctuations des taux de Zn constituent des informations que les cellules sont capables de décoder et auxquelles elles répondent. Dans divers territoires du cerveau le Zn est accumulé dans les vésicules synaptiques neuronales. Ainsi, la libération du neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques libérées par les neurones (et parfois par les cellules gliales) agissant sur d'autres neurones, appelé neurone postsynaptique, ou, plus rarement, sur...) s'accompagne d'un largage de Zn dans l'espace extracellulaire modifiant l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de nombreux récepteurs membranaires et de canaux ioniques. Le Zn est un important neuromodulateur endogène régulant la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...), ainsi...) neuronale.

Le cortex cérébral (ou néocortex) est une zone du cerveau qui, chez la souris, se met en place lors de l'embryogenèse entre les 11e et 17e jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...) de gestation (La gestation est un état fonctionnel particulier propre à la femelle de vivipare qui porte son ou ses petits dans son utérus, entre la nidation de l'œuf...). Les chercheurs avaient pour objectif de mieux comprendre comment les cellules générées lors de la corticogenèse acquièrent et stockent le Zn dont elles ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) pour assurer leurs fonctions biologiques. Pour cela, ils ont réalisé une analyse transcriptomique à haut débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) pour décrire l'expression de gènes impliqués dans le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des...) et le stockage du Zn. Ils ont également étudié la taille des réservoirs intracellulaires du Zn dans des neurones corticaux en culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de...) de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à...).

Par ailleurs, des expériences réalisées sur le synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) européen de Grenoble (ESRF) ont permis de quantifier et de cartographier la distribution spatiale du Zn dans des neurones par fluorescence X. Ces analyses ont été réalisées à différents stades embryonnaires afin d'avoir des informations sur le décours temporel des processus étudiés. Il apparait qu'au cours de la formation du cortex cérébral il y a une diminution de la teneur en Zn associée à une importante régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de l'expression de transporteurs à Zn notamment ZIP7, situé dans le réticulum endoplasmique, ZnT1 et ZnT10, deux transporteurs de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) cellulaire contribuant à l'efflux du Zn hors des cellules.

L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) de ce travail a permis de mieux appréhender la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) et la distribution du Zn au niveau cellulaire et de l'organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions,...) entier ainsi que les acteurs moléculaires participant à son homéostasie. Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) obtenues vont permettre une analyse de l'ensemble du métallo-transcriptome de la souris au cours de la corticogenèse.



Figure: Images de neurones corticaux de souris obtenues par fluorescence X au synchrotron européen (ESRF Grenoble) montrant la distribution intracellulaire du potassium (K) et du zinc (Zn). Le schéma de droite récapitule les principales étapes observées lors de la corticogenèse chez la souris: il y a un appauvrissement progressif du cortex cérébral entre les 11e et 17e jours de gestation. Ceci s'accompagne d'une profonde modification de l'expression de gènes participant au stockage intracellulaire et à l'export du Zn dont ZIP7, ZnT1 et ZnT10. © S. Bohic, A. Bouron

Pour en savoir plus:
Zinc Uptake and Storage During the Formation of the Cerebral Cortex in Mice.
Hasna J, Bohic S, Lemoine S, Blugeon C, Bouron A.
Mol Neurobiol. 2019 Apr 2. doi: 10.1007/s12035-019-1581-7. [Epub ahead of print]

Contact chercheur:
Alexandre Bouron - Chercheur CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au laboratoire de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles...) et biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des...) des métaux (LCBM)
Page générée en 1.096 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique