Au cours du développement, les millions de cellules composant le système nerveux visuel établissent entre elles des connexions précises afin de former un réseau fonctionnel. L’établissement de ces circuits repose sur un processus appelé guidage axonal.  Lors de ce processus, les axones voyagent sur de longues distances afin de se connecter avec les cibles propres à chacun d’entre eux.  Durant la navigation, les cônes de croissance qui ont pour fonction de détecter les divers stimuli présents dans l’environnement sont guidés par ceux-ci vers la cible appropriée.

La découverte de ces mécanismes essentiels nous amènera potentiellement à l'élaboration de nouvelles avenues thérapeutiques permettant de régénérer les voies visuelles absentes ou endommagées.

Guidage du cône de croissance vers ces cibles synaptiques

Types de mécanismes par lesquels les cônes de croissance peuvent être guidés.

Extracellular matrix adhesion L’axone peut interagir avec les molécules de la matrice extracellulaire.
Cell surface adhesion Les molécules adhésives présentes à la surface des cellules neuroépithéliales augmentent la croissance axonale.
Fasciculation L’axone peut rencontrer d’autres axones et former un faisceau.
Chemoattraction Le cône de croissance peut être attiré par des substances chimioattractives.
Contact inhibition Il peut être repoussé par contact avec des molécules présentes à la surface d’une cible intermédiaire.
Chemorepulsion Des molécules sécrétées peuvent également repousser le cône de croissance.

Étude du guidage axonal

Le cône de croissance
Après sa différentiation, le neurone émet des prolongements qui sont, à ce stade, nommés neurites.  L’extrémité en croissance d’une neurite est le cône de croissance et sert à reconnaître le trajet emprunté par les neurites. La figure en couleur à gauche est tirée de Bear MF et al, Neurosciences à la découverte du cerveau, Édition Pradel.
(La figure en niveau de gris montre l’augmentation des taux d’AMPc produit à l’intérieur des cônes de croissance suite à un traitement).

In vitro

Explants	Moelle épinière intacte

In vivo

Étude des projections rétinothalamiques

Jusqu’à maintenant, les quelques stratégies visant la reconstruction du système nerveux visuel se sont limitées à l’étude de la survie cellulaire ou à la croissance du nerf optique.  L’étape suivant la survie cellulaire et la régénération est la reconnexion des cellules nerveuses entre elles (synaptogenèse).

Afin de reconstruire les circuits nerveux du système visuel ou d’en établir de nouveaux, les dendrites et les axones doivent trouver la bonne cible et se connecter entre eux.  L’étude de la synaptogenèse et de la plasticité dans le contexte de la régénération du système nerveux visuel offre de nouvelles avenues dans le traitement des déficiences visuelles.

L’identification d’un mécanisme fondamental régulant la connexion entre les cellules nerveuses nous donnera des indices importants sur le fonctionnement normal du cerveau, sur l’apprentissage et nous permettra de développer de nouvelles stratégies ayant pour but le traitement des maladies congénitales, neurodégénératives ou post-traumatiques.

Développement d’une synapse excitatrice du système nerveux central Cowan WM, Synapses, 2e édition, Johns Hopkins

Colocalisation de marqueurs pré et postsynaptiques Synaptophysine (rouge) et le GluR1 (vert)

Recapture présynaptique FM 1-43

Transmission synaptique Électrophysiologie Patch-clamp mEPSCs