Une nouvelle publication dans J. Neurosciences pour l’équipe P3M

4 novembre 2013

Sodium-mediated plateau potentials in lumbar motoneurons of neonatal rats. Mouloud Bouhadfane, Sabrina Tazerart, Aziz Moqrich, Laurent Vinay and Frédéric Brocard, Journal of Neuroscience 33 (2013), 15626-15641


LES MOTONEURONES DE LA MOELLE EPINIERE : UN MOTEUR A QUATRE TEMPS

La posture érigée du corps repose sur une contraction tonique des muscles extenseurs pour lutter contre la gravité. Les travaux de Mouloud Bouhadfane et Frédéric Brocard, au sein de l’équipe de Laurent Vinay, à l’Institut de Neurosciences de la Timone (CNRS & Aix Marseille Université) viennent d’identifier les mécanismes qui sous-tendent cette activité soutenue. Ces travaux publiés dans la revue Journal of Neuroscience ont été menés en collaboration avec l’Institut de Biologie du Développement de Marseille Luminy.

De nombreux mammifères, dont l’homme, possèdent un répertoire moteur rudimentaire durant les premiers jours de la vie. Cependant, les réseaux de neurones impliqués dans la marche sont fonctionnels dès la naissance comme le montre le fait qu’un bébé maintenu en position verticale et en appui sur une surface plane, réalise un mouvement alterné des jambes. A l’inverse des réseaux locomoteurs, la posture est très immature à la naissance et se développe progressivement en raison de la maturation lente des propriétés électriques des neurones moteurs (motoneurones) de la moelle épinière. La contraction soutenue des muscles extenseurs résulte d’une activité tonique des motoneurones qui les innervent. Les motoneurones intervenant dans la posture se différencient de bien d’autres catégories de neurones par l’existence d’un phénomène que l’on appelle « potentiel de plateau ». Il s’agit d’une propriété intrinsèque qui leur permet d’amplifier considérablement dans le temps une excitation brève reçue d’un autre neurone. Les conductances ioniques qui sous-tendent cette propriété n’étaient jusqu’à ce jour pas connues. Au sein de l’institut de Neuroscience de la Timone, les récents travaux de l’équipe « Plasticité et Physio-Pathologie des réseaux Moteurs rythmiques (P3M) » publiés dans la revue américaine Journal of Neuroscience dévoilent leurs identités. Les potentiels en plateau résultent d’une cascade de quatre principaux évènements au niveau de la cellule. L’excitation reçue entraîne une entrée de sodium (étape 1 sur le schéma ci-dessous), laquelle dépolarise la cellule (évolution du potentiel de membrane vers des valeurs moins négatives). Cette dépolarisation permet d’ouvrir, au niveau de la membrane de la cellule, des canaux perméables au calcium (étape 2 sur le schéma). Le calcium ainsi entré a pour effet de provoquer la libération de quantités encore plus importantes de calcium par un compartiment intracellulaire appelé le réticulum endoplasmique (étape 3). Enfin, l’importante augmentation de concentration en calcium active une conductance cationique dite non-sélective, appelée ICAN, car elle laisse traditionnellement passer le calcium et le sodium (étape 4). En plus de cette cascade de courants, les résultats de l’équipe marseillaise démontrent que les potentiels de plateau ne peuvent s’exprimer chez le rat qu’à partir d’une température corporelle supérieure à 30°C. Les capacités du rat à la naissance à maintenir une température constante de son corps étant très immatures, sa température corporelle dans le nid oscille aux alentours de 25-27°C, c’est-à-dire entre la température ambiante et celle de la mère. Il s’agit donc de conditions qui inhibent les potentiels de plateau. Il est intéressant de noter que le rat devient homéotherme avec une température corporelle nettement au dessus de 30°C au cours de la seconde période post-natale, période durant laquelle une posture quadrupède apparaît. Dans la mesure où les potentiels de plateau des motoneurones sont fortement perturbés à la suite d’un traumatisme de la moelle épinière, les chercheurs espèrent que cette avancée scientifique permettra à la fois de mieux comprendre l’étiologie de certains déficits moteurs et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à les réduire.

Représentation schématique des mécanismes ioniques impliqués dans la genèse du potentiel de plateau au niveau des motoneurones lombaires. Le potentiel de plateau confère au motoneurone une excitation de longue durée qui sera à l’origine d’une contraction musculaire soutenue. En comparaison, un neurone classique qui ne possède pas de courant cationique non-sélectif (ICan), ne sera pas en mesure de générer un potentiel de plateau.

En savoir plus : Sodium-mediated plateau potentials in lumbar motoneurons of neonatal rats. Mouloud Bouhadfane, Sabrina Tazerart, Aziz Moqrich, Laurent Vinay and Frédéric Brocard, Journal of Neuroscience 33 (2013), 15626-15641.

Contact chercheur :

Frédéric Brocard, Institut de neurosciences de la Timone UMR7289 CNRS/Aix-Marseille Université Campus santé Timone 27 boulevard Jean Moulin 13385 Marseille Cedex 5 Tel : 04.91.32.40.29 e-mail : frederic.brocard chez univ-amu.fr

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