CM GARCIA

ENSEIGNEMENTS de René GARCIA
(Neurobiologiste, Professeur à l’Université de Nice-Sophia Antipolis)
LA PLASTICITE CEREBRALE
Cours 1: Le système nerveux humain
Cours 2: Le cerveau humain
Cours 3: La plasticité cérébrale
Cours 4: Les fonctions (cérébrales) cognitives
Cours 5: Les fonctions (cérébrales) émotionnelles
Cours 6: Les psychopathologies
1) Plasticité développementale (4 heures)
a- Formation du tissu nerveux et du cerveau
b- Croissance et maturation du cerveau
2) Plasticité post-développementale (4 heures)
a- Plasticité post-lésionnelle et plasticité post-stimulation
b- Plasticité synaptique et plasticité morphofonctionnelle
Email: [email protected]
Web: www.unice.fr/neurobiol
LA PLASTICITE CEREBRALE
1) Plasticité développementale (4 heures)
a- Formation du tissu nerveux et du cerveau
b- Croissance et maturation du cerveau
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
2) Plasticité post-développementale (4 heures)
a- Plasticité post-lésionnelle et plasticité post-stimulation
b- Plasticité synaptique et plasticité morphofonctionnelle
1
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
La neurulation est le moment de la formation du système nerveux
Chez l’homme, le système nerveux est induit au cours de la troisième
semaine après la fécondation par des signaux moléculaires, issus du
mésoderme, qui modulent l’expression temporelle et spatiale de gènes
spécifiques dans les cellules ectodermiques à la face dorsale de l’embryon.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
2
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
La neurulation dépend de la chorde
Vue dorsale
Vue latérale
A: Soulèvement et formation des BN (BN = bourrelets neuraux, PN = plaque
neurale)
B: Rapprochement des BN (RA = région antérieure, RT = région troncale)
C et D: Affrontement et soudure des BN (NA = neuropore antérieur)
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Changement de forme des cellules à l’origine des bourrelets neuraux
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
3
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Point 1 : de la fécondation à la neurulation
Anencéphalie
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Spina bifida
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
4
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
L'histogénèse du tissu neural comprend trois
phases principales:
* la prolifération
* la migration
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
* la différenciation
Après chaque mitose, les cellules filles vont soit
poursuivre un nouveau cycle mitotique ou devenir
définitivement post-mitotique.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
Suite à la fermeture du tube neural la membrane basale de l'épithélium
neural, formant la face externe du tube, est appelée « membrane limitante
externe ».
La « membrane limitante interne » est formée quant à elle par un réseau de
points d'adhésion de l'épithélium neural à la limite du canal central.
Division cellulaire
Lumière du tube neural
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
CNE
Couche marginale
N
G
Couche du manteau
E
Couche ventrivulaire
1- les neuroblastes (N) sont les précurseurs des neurones. Ces cellules
forment la couche du manteau. Les prolongements des neurones donnent
la couche marginale.
2- les glioblastes (G) sont les précurseurs de la glie.
3- les cellules épendymaires bordent le canal neural (couche
ventriculaire).
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
5
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
La différenciation
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
Au cours de leur migration les neurones peuvent adopter une trajectoire
radiaire (le long des guides gliaux radiaires) ou tangentielle.
[Après la fin de la migration neuronale, les fibres gliales radiaires se
transforment en astrocytes (qui se retrouvent surtout dans la substance
blanche et dans les couches neuronales profondes).]
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
Les neuroblastes ayant cessé de se multiplier migrent le long des fibres de la
glie radiaire auxquelles ils s’attachent par des molécules d’adhésion, et ce
mouvement est essentiel pour établir une organisation cérébrale normale.
La production des neurones du néocortex cérébral humain est un
événement survenant vers la première moitié de la grossesse.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
6
Point 2 : l’histogenèse du tissu neural
Les migrations radiaires et tangentielles au niveau cortical
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Quand les neuroblastes ont terminé leur migration ou même pendant
celle-ci, ils émettent des prolongements appelés neurites qui s’allongent
par leur extrémité. L’un de ces neurites, qui deviendra l’axone, devra
d’ailleurs croître sur de longues distances avant d’atteindre sa cible. Son
allongement sera rendu possible grâce à une structure située à son
extrémité, le cône de croissance.
Le cône de croissance
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Le cône de croissance de l’axone ou des
dendrites est fait de feuillets membranaires
aplatis, les lamellipodes, desquels partent de
fines expansions appelées filipodes qui
s’étirent et se rétractent constamment pour
explorer l’environnement. Quand un filipode, au
lieu de se rétracter, s’accroche au substrat, il fait
avancer le cône de croissance dans cette
direction.
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Le cône de croissance guide l’axone vers la cellule cible (avec laquelle il
doit former une synapse), ceci à l’aide des signaux routiers correspondant
à des molécules spécifiques. Ces molécules peuvent être divisées en
deux grandes familles.
Molécule d’adhésion cellulaire
(e.g., N CAM, Ephrines)
Molécules induisant le chimiotropisme
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
9
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Après la formation des premières synapses, il y a remaniement des
contacts synaptiques et même des morts neuronales.
Le remaniement des contacts synaptiques concerne la sélection de
certains contacts (stabilisation) au détriment des autres (régression).
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : des neuroblastes à la synaptogenèse
Après la formation des premières synapses, il y a remaniement des
contacts synaptiques et même des morts neuronales.
Point 4 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
Fœtus humain de 13 semaines
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
E90
E125
E146
Kroenke et al., 2007, JN
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
Kroenke et al., 2007, JN
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile Fig.
 Mort
5-3, p. 123
Point 3 : l’établissement des grandes régions du
cerveau
LA PLASTICITE CEREBRALE
1) Plasticité développementale (4 heures)
a- Formation du tissu nerveux et du cerveau
b- Croissance et maturation du cerveau
2) Plasticité post-développementale (4 heures)
a- Plasticité post-lésionnelle et plasticité post-stimulation
b- Plasticité synaptique et plasticité morphofonctionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
L’arborisation dendritique des cellules corticales n’est pratiquement pas
développée à la naissance.
La complexité de l’architecture dendritique
croît avec l’âge.
Il est probable que le fonctionnement
cérébral soit bien plus perturbé par une
carence affectant le développement
dendritique, au cours de la poussée de
croissance cérébrale, que par un léger
déficit du nombre de cellules nerveuses.
Naissance
15 mois
2 ans
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Maturation des systèmes sensoriels
Exemple de maturation : le cortex auditif
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Neurones du cortex auditif
Le développement dendritique est plus rapide dans le cortex de Broca droit que
gauche pendant la première année.
3 mois
24 mois
72 mois
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Le développement post-natal de l’architecture dendritique ne commence pas dans le
cortex préfrontal avant 8-9 mois chez l’humain. Cela explique le phénomène de
persévération (le manque de flexibilité ou d’inhibition des réponses inappropriées)
chez le nourrisson de moins de 9 mois.
Prefrontal
cortex
De
nombreuses
vagues
de
synaptogenèse
se
succèdent
jusqu’à la puberté, où une perte
significative de synapses a lieu.
Visual
cortex
Auditory
cortex
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
L’épigenèse synaptique est l’ensemble des ajustements morphofonctionnels
des contacts synaptiques induits par l’environnement.
Rôle de l’expérience (facteurs environnementaux) sur une organisation
morphofonctionnelle pré-existante (facteurs génétiques).
Rats élevés en milieu enrichi ou appauvri
L’enrichissement de l’environnement
amplifie
le
développement du
système
nerveux
central
et
complexifie l’architecture du cerveau.
Cela concerne l’épaisseur et le poids
du cerveau, l’épaisseur et le nombre
d’axones, la taille des neurones,
l’arborisation dendritique et la
densité synaptique.
Milieu
enrichi
Milieu
appauvri
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 1 : le développement de l’architecture
dendritique et l’épigenèse synaptique
Rats élevés en milieu enrichi ou appauvri
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Le contingent neuronal du cerveau mature n’est pas fixé de façon univoque
par la quantité de neurones produits. En effet, une fois que les neurones ont
été produits et ont migré jusqu’à leur position finale, on assiste à un
processus d’élimination des neurones excédentaires. Ce processus peut
toucher entre 15 % et 50 % des neurones initialement produits selon les
régions cérébrales concernées.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
16
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Sous l’influence d’une combinaison de facteurs
exogènes et endogènes, des programmes
génétiques sont activés et vont dépasser les
défenses naturelles du neurone. Il en résulte
que la cellule, saine au départ, va mourir et être
ensuite rapidement éliminée par phagocytose.
La fragmentation de l’ADN représente une étape
centrale de cette mort cellulaire programmée
également appelée apoptose.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Parmi les facteurs responsables de l’apoptose, on note par
exemple :
• l’activité de certains gènes,
• la disponibilité en facteurs neuronotrophiques,
• l’activation du neurone par d’autres neurones.
Ces facteurs influencent la régulation de l’activité
glutamatergique.
En effet, un excès de glutamate induit l’apoptose par
excitotoxicité et une baisse de l’action glutamatergique (blocage
des récepteurs NMDA) produit également une apoptose au sein
d’un cerveau en développement.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
17
Neuronal
Degeneration
to Necrosiset le
Point
2 : la mort
neuronaledue
programmée
remaniement
des connexions
synaptiques
(cell damage
due to to injury)
Point 2Rearrangement
: la mort neuronale
programmée
following
Necrosis:et le
remaniementCollateral
des connexions
synaptiques
Sprouting
Exemple de l’apoptose de deux neurones causée par la mort du neurone les
reliant
Exemple de remaniement résultant d’une mort neuronale
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 2 : la mort neuronale programmée et le
remaniement des connexions synaptiques
Stabilisation sélective:
• réduction du nombre d’axones innervant une même cellule
• augmentation des connexions synaptiques entre un axone et une
cellule cible
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
18
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
La plasticité synaptique développementale (synapses de Hebb)
La plasticité synaptique développementale (synapses de Hebb)
"When an axon of cell A is near enough to excite B and repeatedly or persistently takes part in
firing it, some growth process or metabolic change takes place in one or both cells such that A's
efficiency, as one of the cells firing B, is increased" Hebb, D. O. The Organization of Behavior: a
Neuropsychological Theory (Wiley, New York, 1949).
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
19
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Activation des régions du cortex auditif chez des sourds (depuis l’enfance)
regardant une vidéo d’une personne utilisant le langage des signes.
Un stimulus visuel peut activer les aires auditives de l’hémisphère droit
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Activation des régions du cortex visuel chez des aveugles (depuis l’enfance)
écoutant un morceau de musique.
Activation des régions du cortex visuel chez des aveugles (depuis l’enfance)
écoutant un morceau de musique.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
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Point 3 : les activités neuronales et le
remaniement des connexions synaptiques
Une vibration entraîne une activation des aires auditives chez le sourd
Aire somesthésique
Aires auditives
Point 4 : les périodes critiques
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 4 : les périodes critiques
Point 4 : les périodes critiques
Période critique = période au delà de
laquelle certains comportements ne peuvent
plus se développer.
Périodes du développement pendant lesquelles :
• les capacités d’épigenèse sont maximales
• la maturation du cortex est très sensible à la présence et à
l’organisation de l’activité neuronale
Périodes spécifiques à chaque modalité :
• sensorielle
• motrice
• cognitive
Périodes de durée totale variable selon les espèces :
• exemple du rat: quelques semaines
• exemple de l’humain: une vingtaine d’années
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
21
Point 4 : les périodes critiques
Exemple du système visuel
Au niveau de la couche 4 du cortex
occipital, on observe une alternance des
fibres en provenance de l'oeil gauche et de
l'oeil droit.
Au niveau de la couche 3, on observe aussi
cette
alternance
avec
des
zones
intermédiaires recevant les fibres des 2
yeux.
Point 4 : les périodes critiques
Exemple du système visuel
Suture complète d’une
paupière chez un chaton
A l'âge adulte la couche 3 ne contient pratiquement que
des fibres en provenance de l’œil non suturé
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 4 : les périodes critiques
Point 4 : les périodes critiques
Exemple du système visuel
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Exemple du système visuel
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
22
Point 4 : les périodes critiques
Exemple du système visuel
LA PLASTICITE CEREBRALE
1) Plasticité développementale (4 heures)
a- Formation du tissu nerveux et du cerveau
b- Croissance et maturation du cerveau
2) Plasticité post-développementale (4 heures)
a- Plasticité post-lésionnelle et plasticité post-stimulation
b- Plasticité synaptique et plasticité morphofonctionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-16,
Mortp. 141
23
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-16,
Mortp. 141
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-17,
Mortp. 142
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-17,
Mortp. 142
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-17,
Mortp. 142
24
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Sujet Sain
vs.
Sujet Amputé
Pied
Pied
Avant-bras
Avant-bras
Main
Visage
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Main
Visage
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
25
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Notions de récupération fonctionnelle
Réorganisations anatomiques
Réparation
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Substitution
Réorganisations anatomiques
Compensation
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Exemple de réorganisation: la plasticité après un accident
périphérique
Exemple de réorganisation: la plasticité morpho-fonctionnelle
après un accident central
Une heure après l’accident vasculaire
(zone détruite: zone motrice M1; une autre zone motrice, la zone PMV, est intacte)
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
26
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Exemple de réorganisation: la plasticité après un accident
central
Exemple de réorganisation: la plasticité après un accident
central
Réorganisation de PMV
Performance motrice
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Point 1 : la plasticité post-lésionnelle
Exemple de réorganisation: la plasticité après un accident
central
Exemple de réorganisation: la plasticité après un accident
central
Augmentation de l’aire de la main dans PMV et diminution dans M1 (zone de l’accident)
Augmentation de l’aire de la main dans PMV et diminution dans M1 (zone de l’accident)
Frost et al., 2003, Journal of Neurophysiology
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénileFig.
 5-18,
Mortp. 143
27
Point 2 : la plasticité post-stimulation
Singes surentraînés pour une épreuve dont la réalisation nécessite une
utilisation des doigts 2, 3 et 4. On
note une expansion de la
représentation corticale de ces doigts au bout de quelques mois
d’entraînement.
Point 2 : la plasticité post-stimulation
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 2 : la plasticité post-stimulation
Singes surentraînés pour une épreuve utilisant les doigts 2 et 3. On note
une expansion de la représentation corticale de ces doigts au bout de
quelques mois d’entraînement.
Point 2 : la plasticité post-stimulation
A gauche: Trois entrées sensorielles
convergent sur les noyaux de la posture
dans le tronc cérébral venant des
récepteurs vestibulaires (V), rétiniens
(r) et proprioceptifs (p) : les entrées
vestibulaires sont majoritaires.
Au centre, le vestibule est hors circuit
(neurectomie ou accident vasculaire par
ex.) : la posture (l’équilibre) est
fortement altérée, car il ne reste que les
deux entrées minoritaires (r et p).
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
A droite, une bonne rééducation des
deux entrées restantes permet de
compenser au niveau central les
informations vestibulaires manquantes :
une posture (équilibre) quasi normale
est retrouvée.
28
LA PLASTICITE CEREBRALE
1) Plasticité développementale (4 heures)
a- Formation du tissu nerveux et du cerveau
b- Croissance et maturation du cerveau
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
2) Plasticité post-développementale (4 heures)
a- Plasticité post-lésionnelle et plasticité post-stimulation
b- Plasticité synaptique et plasticité morphofonctionnelle
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Les premiers travaux sur la plasticité synaptique associée à un
apprentissage ont été réalisés par Erik Kandel chez l’aplysie (un escargot
marin) en raison du faible nombre des neurones de son système nerveux
et de la grande taille de ses neurones (visibles à l’œil nu).
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
le retrait des ouïes (ou branchies) lors de la stimulation du siphon, une
action qui ressemble au retrait rapide d’une main qui touche un objet
brûlant.
29
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
L’application successive de stimuli non douloureux au niveau
du manteau provoque une diminution de l’amplitude du
réflexe de rétraction branchiale : c’est l’habituation. Après
habituation, une forte stimulation de la queue provoque une
très forte augmentation de l’amplitude du réflexe : c’est la
dés-habituation.
Par la suite, une stimulation non douloureuse du manteau
provoque une réponse exacerbée : il y a eu sensibilisation.
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
L’habituation
 présentation répétée
d’un stimulus sans intérêt
La sensibilisation
 présentation répétée
d’un stimulus significatif
diminution
d’une réponse
comportementale
augmentation
Phénomène de sensibilisation
• 1 choc  MCT (quelques minutes)
• 4 chocs espacés dans le temps  MLT (plusieurs jours)
30
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Stimulation S1
du siphon
Activité A1
du NS en
provenance
du siphon
1 PA
Libération Q1 de NT
par le NS en
provenance du siphon
Activité A1 du NM
Quantité Q1 de
NT libérée
Réponse R1
31
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Stimulation S1
du siphon
Activité A1
du NS en
provenance
du siphon
1 PA
Libération Qx (> Q1) de NT
par le NS en
provenance du siphon
Stimulation S1
du siphon
1 PA
Activité A1
du NS en
provenance
du siphon
Stimulation S1
du siphon
1 PA
Libération Qx (> Q1) de NT
par le NS en
provenance du siphon
Facilitation
Activité Ax (> A1) du NM
Activité Ax (> A1) du NM
Quantité Qx (> Q1) de
NT libérée
Quantité Qx (> Q1) de
NT libérée
Réponse Rx (> R1)
Sensibilisation
Réponse Rx (> R1)
Sensibilisation
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Activité A1
du NS en
provenance
du siphon
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
5-HT
Libération Qx (> Q1) de NT
par le NS en
provenance du siphon
Facilitation
Point 1 : la facilitation à court terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
5-HT
Stimulation protéine G
Phosphorylation des
couplée aux
canaux K+
récepteurs 5-HT
(d’où une réduction
(synthèse d’AMP cyclique)
des courants K+)
Augmentation
d’excitabilité
5-HT
Augmentation
du flux calcique
entrant
Activité Ax (> A1) du NM
Récepteur
Quantité Qx (> Q1) de
NT libérée
Protéine G
Exocytose
augmentée
Augmentation
de l’exocytose
AMP c
Réponse Rx (> R1)
Sensibilisation
32
Point 2 : la facilitation à long terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Point 2 : la facilitation à long terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Phénomène de sensibilisation
• 1 choc  MCT (quelques minutes)
• 4 chocs espacés dans le temps  MLT (plusieurs jours)
Point 2 : la facilitation à long terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Stimulation S1
du siphon
Activité A1
du NS en
provenance
du siphon
1 PA
Point 2 : la facilitation à long terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
5-HT
Libération Qx (> Q1) de NT
par le NS en
provenance du siphon
Facilitation à long terme
Activité Ax (> A1) du NM
Quantité Qx (> Q1) de
NT libérée
Réponse Rx (> R1)
Sensibilisation
à long terme
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
33
Point 2 : la facilitation à long terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
5-HT
Stimulation protéine G
Phosphorylation des
couplée aux
canaux K+
récepteurs 5-HT
(d’où une réduction
(synthèse d’AMP cyclique)
des courants K+)
Migration dans le noyau
des protéines kinases
(activées par l’AMP cyclique)
Augmentation
du flux calcique
entrant
Augmentation
de l’exocytose
Activation de CREB par les kinases:
cascade transcriptionnelle
(synthèse de nouvelles protéines)
Point 2 : la facilitation à long terme associée à un
apprentissage (la sensibilisation)
Les facteurs de transcription agissent comme des
«commutateurs moléculaires ».
Ils modulent l’expression d’autres gènes tardifs qui
commandent la synthèse de protéines dites «effectrices» et qui
assurent la stabilisation des changements synaptiques et la
formation de nouveaux contacts entre neurones : protéines de
structure pour la construction des nouvelles synapses,
récepteurs membranaires, protéines du maintien de l’intégrité
cellulaire, nouvelles kinases, etc.
Changements à long terme
(Pré et post-synaptique)
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme (PLT et DLT)
34
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Propriétés de la PLT:
1) la durée
2) la coopérativité
3) la spécifique
4) l’associativité
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
35
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Mécanismes de la PLT:
Coopérativité
Spécificité
Associativité
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale
 Plasticité 4;
sénile
 Mort
Nature Reviews Neuroscience
923-926
(2003);
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
 Les récepteurs NMDA, une
fois activés, s’ouvrent par
simple départ d’ions Mg++
bloquant le passage d’ions
Ca++.
 Les ions Ca++ vont rentrer
massivement dans la cellule
post-synaptique.
 L’augmentation
de
la
concentration
calcique
déclenche une cascade de
réactions biochimiques avec
une
activation
de
nombreuses
protéines
kinases.
36
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
 Les
protéines
activées
induisent, à leur tour, des
modifications touchant les
récepteurs
post-synaptiques
en augmentant leur nombre et
leur sensibilité.
 Une autre conséquence de ces
opérations
post-synaptiques
est la synthèse d’un messager
rétrograde
(NO)
qui
va
amplifier, au niveau présynaptique, la libération du
glutamate.
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Après 1 train de SHF
Stimulation test
des collatérales
de Schaffer
Activité A1
de cette voie
Libération
Q1 de NT
par cette voie
PPSE Amp.1
Stimulation test
des collatérales
de Schaffer
Activité A1
de cette voie
Libération
Qx (> Q1) de NT
par cette voie
PPSE Amp.x (> Amp.1)
PLT de moins de 2 heures
37
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Après 1 train de SHF
Stimulation test
des collatérales
de Schaffer
Activité A1
de cette voie
Libération
Qx (> Q1) de NT
par cette voie
Au niveau PréS
SHF
Augmentation
libération Glu
Au niveau PostS
Activation des récepteurs NMDA
(cascades biochimiques
et synthèse du NO)
PPSE Amp.x (> Amp.1)
PLT de moins de 2 heures
Au niveau PréS
Arrivée
du messager
rétrograde
Augmentation
du flux calcique
entrant
Augmentation
de l’exocytose
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Après 4 trains de SHF
Stimulation test
des collatérales
de Schaffer
Activité A1
de cette voie
Libération
Qx (> Q1) de NT
par cette voie
PPSE Amp.x (> Amp.1)
PLT de plus de 2 heures
Au niveau PréS
SHF
Augmentation
libération Glu
Au niveau PostS
Au niveau PréS
Activation des récepteurs NMDA
(cascades biochimiques
et synthèse du NO)
Arrivée
du messager
rétrograde
Migration dans le noyau de
l’AMP cyclique
et des MAPK
Augmentation
du flux calcique
entrant
Cascade transcriptionnelle
(synthèse de nouvelles protéines)
Augmentation
de l’exocytose
Changements à long terme
(Post et pré-synaptique)
38
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Plasticité synaptique morphologique
consécutive à la stimulation à haute
fréquence ayant entraîné une PLT de
plus de 2 heures.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
La DLT nécessite l’activation des récepteurs NMDA
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
39
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 3 : les caractéristiques de la potentialisation
et de la dépression à long terme
Point 4 : la potentialisation à long terme de
l’hippocampe et la mémoire déclarative
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
40
Point 4 : la potentialisation à long terme de
l’hippocampe et la mémoire déclarative
L’hippocampe chez l’homme
Point 4 : la potentialisation à long terme de
l’hippocampe et la mémoire déclarative
La PLT sur tranches d’hippocampe humain
Potentiation (% baseline)
100 min post-tetanus
70
60
50
40
30
20
10
0
Patients with
Patients with
normal declarative impaired declarative
memory
memory
Beck et al. (2000, J. Neurosci. 20)
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le phénomène de métaplasticité synaptique (ou plasticité
de la plasticité synaptique ou encore plasticité synaptique
d’ordre supérieur).
Métaplasticité (courbe en rouge)
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le métaplasticité peut correspondre à un déplacement de la courbe vers la
gauche (ici en rouge) ou vers la droite (situation non représentée).
41
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le stress
Deux exemples d’observation de la métaplasticité et les
changements en cause:
Le stress réduit les performances mnésiques et bloque le
développement de la PLT hippocampique
- Le stress
(avec une augmentation du cortisol)
- Le vieillissement
(avec une augmentation d’interleukine IL-1β,
augmentation de ROS et une diminution des kinases)
une
Diamond et al., 2004, Neuropsychopharmacology
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le stress
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le stress
Le stress réduit le niveau de la PLT hippocampique
Le stress module la production
des glucocorticoïdes.
Radscki et al., 2005, Hippocampus
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
42
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le stress
En absence de stress, l’administration des glucocorticoïdes
(CORT) produit un effet similaire à celui du stress sur la PLT.
Les glucocorticoïdes (le cortisol), selon leur concentration,
influencent l’induction de la plasticité synaptique.
Potentiation (%baseline)
Le stress
Low GC increase
70
60
50
40
30
20
10
0
High GC levels
Control
MR
GR
activation activation
Pavlides et al.
(1996, Brain Res. 738)
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le stress
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le vieillissement
Les glucocorticoïdes (le cortisol), selon leur concentration,
influencent l’induction de la plasticité synaptique.
Le vieillissement réduit le niveau de la PLT hippocampique
metaplasticité
facilitée
Mémoire
explicite
Induction PLT
améliorée
inhibée
détériorée
normal élevé très élevé
(MR) (GR)
Taux plasmatique de cortisol
O’Donnell et al., 2000, European Journal of Neuroscience
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
43
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le vieillissement
Le vieillissement réduit le niveau de la PLT hippocampique
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le vieillissement
Le vieillissement est associé
interleukines IL-1β et de ROS.
à
une
augmentation
des
Watson et al., 2002, J Neurosci Res
O’Donnell et al., 2000, European Journal of Neuroscience
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Point 5 : la métaplasticité synaptique
Le vieillissement
Un traitement (alimentation riche en vitamine E) qui réduit les
interleukines IL-1β chez les âgés améliore la PLT.
Le vieillissement
Le vieillissement est associé à une baisse des kinases
indispensables au développement de la PLT (notamment la
CaMKII et la PKC).
Murrey & Lynch, J Biol Chem., 1998
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
44
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Le vieillissement normal s’accompagne d’une
diminution du nombre des synapses
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Le vieillissement normal s’accompagne d’une
diminution de l’arborisation dendritique
Le vieillissement normal s’accompagne d’une
diminution du nombre de nouvelles cellules hippocampiques
Etude réalisée chez le ouistiti
Mesure basée sur BrdU qui permet le marquage
de nouvelles cellules
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
45
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Le vieillissement normal s’accompagne d’une
diminution du nombre de nouvelles cellules hippocampiques
Le vieillissement normal s’accompagne d’une
diminution de l’expression de gène dans l’hippocampe
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Altérations de certaines tâches hippocampo-dépendantes
avec le vieillissement normal
Le vieillissement pathologique s’accompagne d’une diminution accentuée du
volume du cerveau (10 % en 8 ans dans le cas de la maladie d’Alzheimer au
lieu de 2 % dans le cas d’un vieillissement normal).
A gauche: atrophie cérébrale
particulièrement nette dans un
cas de maladie d’Alzheimer.
On note particulièrement une
dilatation ventriculaire.
A droite: cerveau d’une
personne ayant normalement
vieilli (décédée au même âge
que le cas Alzheimer).
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
46
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Changement morphologique touchant l’hippocampe
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Changement morphologique touchant l’hippocampe
Changement morphologique touchant l’hippocampe
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
47
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Dans le cas de maladie d’Alzheimer, le vieillissement
pathologique du cerveau résulte de 2 types de lésions :
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Photographie montrant une plaque
dégénérescences neurofibrillaires
sénile
et
des
Les lésions histopathologiques (plaques séniles) 
dépôts extracellulaires de substance amyloïde.
Les dégénérescences neurofibrillaires  accumulations
intracellulaires
de
filaments
de
protéines
tau
phosphorylées.
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Plaques séniles
Représentation schématique
(substance amyloïde de forme sphérique)
Mutation ou présence
d’une enzyme facilitant
ce passage ?
Glycoprotéine
transmembranaire (APP)
Fonctions normales de APP
Fécondation  Segmentation  Morulation  Blastulation  Gastrulation 
Neurulation  Histogenèse  Organogenèse  Naissance  Maturation et
Développement  Plasticité post-développementale  Plasticité sénile  Mort
Formation du cytosquelette
Régulation du calcium intracellulaire
Formation des synapses
Plasticité neuronale
Neurotransmission
48
Point 6 : le vieillissement normal et le
vieillissement pathologique
Inhibition de l’association
aux microtubules
du cytosquelette
Inhibition du
transport
axonal
Mort neuronale
Hyperphosphorylation
Protéine TAU
Phosphorylation
Association
aux microtubules
du cytosquelette
Transport
axonal
FIN
49