Du ventricule au cortex :
la longue marche
des progéniteurs corticaux
Synaptogenèses dans
le néocortex des primates
Développement de
la neurotransmission dans
le cortex cérébral
Autisme et développement
Schizophrénies : l'hypothèse neurodéveloppementale
Du ventricule au cortex : la longue marche des progéniteurs corticaux
Résumé
Les cellules du cortex cérébral dérivent du tube neural. Leurs précurseurs sont situés dans la couche ventriculaire où ils se divisent. Puis, ils se différencient, migrent et se localisent à la périphérie du système nerveux central. Les neuroblastes migrent en étroite connection avec des cellules gliales dont les prolongements se disposent entre le ventricule et la pie-mère (cellules de la glie radiaire). Ces cellules jouent un rôle fondamental dans le contrôle de la migration. Toutefois, des études récentes montrent que la migration des neuroblastes n'est pas uniquement radiaire et que le modèle du développement cortical est complexe et fait appel à de nombreux processus élémentaires.
Summary
The cells which constitute the cerebral cortex arise from the neural tube. Their progenitors are located in the ventricular zone where they actively divide. Then, they differentiate into post-mitotic cells, migrate and home at the superficial part of the central nervous system. During their way to the cortical plate, neuroblasts are intimely attached to glial cells the processes of which are disposed from the ventricular surface to the meningeal one. These cells, namely the radial glial cells, play a crucial role in controlling neuroblasts' migration. However, recent studies have demonstrated that migration is not strictly radial and the mode of cortex development is quite complex.
Mots clés
Neurogenèse- Migration- Lignage- Cortex cérébral
Key words
Neurogenesis- Migration- Lineage Cerebral cortex
Synaptogenèses dans le néocortex des primates
Résumé
Dans le néocortex du singe macaque et de l'homme nous avons identifié et décrit quantitativement cinq phases distinctes de la synaptogenèse. Dans toutes les aires corticales observées jusqu'à présent les phases rapides de synaptogenèse sont dans une fenêtre de temps de seulement quelques semaines chez le macaque à quelques mois chez l'homme, et centrées sur la naissance. La « modifiabilité » de cette phase de synaptogenèse testée expérimentalement par des stimulations ou des déprivations drastiques bilatéralement équilibrées suggèrent que le déclenchement et la cinétique de la phase rapide de la synaptogenèse sont contrôlés par des mécanismes intrinsèques et communs à l'ensemble du manteau cortical. Ultérieurement des mécanismes épigénétiques associés à l'activité évoquée, interviennent dans la maturation finale de la synaptoarchitecture corticale .
Summary
In the neocortex of the macaque monkey and human brains we have identified and described quantitatively five different phases of synaptogenesis and related them to its functional maturation. In all the cortical areas observed so far, the most rapid phase of synaptogenesis occurs within a time-window of only a few weeks in macaque and a few months in human brains, centered on birth. The modifiability of phase 3 of synaptogenesis has been tested by bilaterally equilibrated stimulation or deprivation, using experimentally obtained preterm or blind monkeys. Our developmental and experimental observations, as well as phylogenetic comparisons, strongly suggest that the timing and rate of production of synapses during phase 3 are determined by mechanisms which are both intrinsic and common to the whole cortical mantle, but can be epigenetically modified later on.
Mots-clés
Epigenèse- Hétérochronie- Mammifères- Néocortex- Synaptogenèse
Key words
Epigenesis- Heterochrony- Mammals,- Neocortex- Synaptogenesis
Développement de la neurotransmission dans le cortex cérébral
Résumé
Parmi les nombreuses familles de molécules impliquées dans le développement, les neurotransmetteurs (NT) et leurs récepteurs ont une place importante. En effet, de plus en plus de travaux soulignent différents rôles qu'ont ces molécules au cours du développement, depuis la régulation du nombre de mitoses, la migration neuronale jusqu'à la mise en place des connexions. Cette revue résume l'expression et le rôle éventuel des NT et de leurs récepteurs lors de la formation des principaux circuits corticaux (chez les rongeurs et chez l'homme selon les données disponibles): les circuits excitateurs glutamatergiques, les circuits inhibiteurs GABAergiques, peptidergiques, ainsi que les afférences thalamiques et aminergiques. Les principaux NT et leurs récepteurs sont présents prénatalement au niveau de la couche ventriculaire germinative, suggérant un effet de ces molécules sur le cycle cellulaire. En effet, le glutamate et le GABA inhibent les mitoses neuroblastiques alors que le peptide vasoactif intestinal les stimule. Les NT et leurs récepteurs sont également observés dans les neurones transitoires de la sous-plaque. Pendant la différenciation de l'ébauche corticale, le GABA, des peptides, ainsi que de nombreux récepteurs sont présents en excès. Le fonctionnement de la circuiterie synaptique entraîne une régulation de leurs taux d'expression jusqu'aux niveaux adultes.
Enfin, des expériences montrant un rôle du glutamate et de la sérotonine dans la mise en place de la topologie des cartes somato-sensorielles sont décrites.
Summary
In the growing family of molecules implicated in cortical developmental processes, neurotransmitters and their receptors, may appear to be a bit outdated. However there is increasing evidence that these molecules have very diverse roles during development, from control of neural mitosis, and migration to the refinment of cortical connections. We present a rough outline of the developmental timetable (in rats, and in man whenever data are available) of neurotransmitters and their receptors in the main cortical circuits : the excitatory glutamatergic circuits formed by pyramidal cells, the inhibitory circuits formed by interneurons that contain GABA and a variety of neuropeptides, as well as the subcortical afferents from the thalamus, and the aminergic afferents from the brainstem and the basal forebrain. Emphasis is put on the fact that the pattern of neurotransmitter expression varies during development. Thus a number of neurotransmitter receptors and transporters are found in the ventricular germinative layer, suggesting an effect of these molecules on the control of cell cycle. Indeed glutamate and GABA have been shown to inhibit mitosis of neuroblasts, whereas vasoactive intestinal peptide promotes it. Transmitters and their receptors are also in the cortical subplate, a zone where pionneer neurons form contacts with the first incoming cortical afferents, but die shortly after birth through developmental cell death. In the cortex itself, peptides, GABA and neurotransmitter receptors are produced in excess during early postnatal life, and their reduction to adult levels may be sculpted out by activity in the maturing cortical circuits.
Finally we present some recent experimental evidence that show that glutamate and serotonin affect the development or the plasticity of cortical maps.
Mots clés
Développement- Cortex cérébral- Glutamate- GABA- Peptides- Sérotonine- Noradrénaline- Dopamine- Morphogenèse- Plasticité
Key words
Development- Cerebral cortex- Glutamate- GABA- Peptides- Sérotonine- Noradrénaline- Dopamine- Morphogenesis- Trophic role- Plasticity
Autisme et développement
Résumé
Dans le DSM IV (APA 1994) l'autisme infantile précoce est un trouble envahissant du développement. La première partie de cette revue présente un modèle de développement du système nerveux central. A partir de ce modèle la seconde partie présente des arguments neuropathologiques, anatomiques et neurophysiologiques en faveur d'un trouble du développement du système nerveux central dans l'autisme de l'enfant.
Summary
DSM IV (APA 1994) considers early infantile autism as a pervasive developmental disorder. In the first part of this review is presented a model of the development of the central nervous system. From this model the second part presents neuropathological, anatomical and neurophysiological data involving a developmental disorder of the central nervous system in early infantile autism.
Mots-clés
Autisme- Maturation Cérébrale- Troubles du développement
Key Words
Autism- Cerebral Maturation- Developmental Disorders
Schizophrénies : l'hypothèse neurodéveloppementale
Résumé
Depuis de nombreuses années, les recherches physiopathologiques menées sur les schizophrénies ont suggéré que ce groupe d'affections, probablement hétérogène dans son étiologie, était provoqué par une ou plusieurs anomalies du développement cérébral. Cette hypothèse dite neurodéveloppementale s'appuie sur des arguments anatomiques, cliniques, épidémiologiques.
Les principaux résultats des études radiologiques et histologiques montrent un élargissement ventriculaire et un élargissement de certaines scissures corticales, l'absence de gliose, des anomalies dans le système limbique (réduction de certains composants tissulaires, perturbations cytoarchitectoniques), dans le thalamus (réduction de volume, perte cellulaire), des modifications cytoarchitectoniques dans les aires frontales et temporales, une absence de l'asymétrie physiologique dans certaines régions corticales. L'ensemble de ces anomalies est compatible avec des perturbations précoces, intra-utérines et périnatales, ou plus tardives, du développement et de la maturation du cortex cérébral. Si l'on est loin encore de pouvoir connaître les mécanismes neuronaux des schizophrénies, la piste neurodéveloppementale paraît l'une des plus prometteuses.
Summary
For many years now, research into the pathophysiology of schizophrenia has supported the notion that such disorders which are probably of diverse etiology are due to one or several abnormalities of cerebral development. This "neurodevelopmental" hypothesis is based on anatomical, clinical and epidemiological arguments.
The main results from radiological and histological studies show that there is ventricular enlargement, widening of certain cortical fissures, an absence of gliosis, anomalies in the limbic system (a decrease in some of the tissue components and cytoarchitectonic perturbations), in the thalamus (reduction in volume and decreased cellularity), cytoarchitectonic changes in the frontal and temporal regions and absence of the physiological asymmetry of some areas of the cortex. This constellation of abnormalities is compatible with both early (intra-uterine and perinatal) and late disturbances in the development and maturation of the cerebral cortex. Even though the neuronal mechanisms underlying schizophrenia are still a long way from being unraveled, the neurodevelopmental approach would appear to be one of the most promising lines of research.
Mots clés
Développement cortical- Schizophrénies
Key words
Cortical development- Schizophrenias