Cadre théorique

 

Pourquoi étudier le neurodéveloppement ? 

    Le neurodéveloppement désigne la mise en place du système nerveux au cours de l'embryogenèse et aux stades suivants du développement jusqu’à l’âge adulte. Si celui-ci est perturbé, cela peut participer au développement de troubles psychiatriques et de troubles neurodéveloppementaux. Selon le DSM-5, les troubles neurodéveloppementaux sont caractérisés par des déficits du développement du système nerveux qui entraînent "une altération du fonctionnement personnel, social, scolaire ou professionnel". 
Le neurodéveloppement correspond en partie à la corticogénèse, c’est-à-dire la formation du cortex notamment via un déplacement de neurones appelé migration radiaire. Il s'agit ici de mettre en lumière certains mécanismes cellulaires nécessaires à une migration correcte des neurones corticaux et donc à un neurodéveloppement adapté. 

Données théoriques à l'origine de la problématique 

Description générale de la migration radiaire 

    Pour une formation correcte du cortex, la migration des neurones doit se dérouler d’une façon précise et orchestrée. La migration radiaire (Figure 1) correspond au déplacement des neurones des ventricules latéraux, c’est-à-dire du lieu de neurogénèse, vers le cortex cérébral immature appelé plaque corticale. Ce phénomène tient son nom du fait que, tout au long de leur trajet, les neurones  entrent en contact avec les fibres de la glie radiaire. Ils les utilisent comme échafaudage pour migrer vers la partie supérieure de la plaque corticale. La migration radiaire commence par le détachement des neurones de la zone ventriculaire. Quand ils atteignent la zone intermédiaire, ils effectuent deux transitions. La première consiste à devenir multipolaire. Puis, une étape clef est la transition multipolaire-bipolaire, si celle-ci n’a pas lieu, ils ne pourront pas effectuer l’étape suivante de locomotion et une morphologie anormale des neurones peut être à l'origine de problèmes fonctionnels majeurs. Quand les neurones atteignent la plaque corticale, le dernier mouvement effectué se nomme translocation finale. 
 

Figure 1 : Etapes de la migration radiaire 

    Regardons de plus près une étape primordiale de la migration : la locomotion. La locomotion correspond à  des cycles répétitifs de différentes étapes aboutissant au déplacement des neurones. Cette opération fait intervenir différents organites intracellulaires (Figure 2). Globalement, les étapes de la locomotion correspondent à la dilatation cytoplasmique, au déplacement du centrosome vers le gonflement via le remodelage du cytosquelette puis à la translocation du noyau vers le centrosome. D’un point de vue dynamique, le neurone alterne entre pauses (immobilité du neurone) et  mouvement (étape saltatoire).  

Figure 2 : Schéma simplifié des composants intracellulaires d'un neurone

Acteurs cellulaires de la migration radiaire

    L'actine est une protéine du cytosquelette présente dans toutes les cellules du corps; elle peut prendre deux formes distinctes :

- La G-actine, G pour Glomérulaire, correspond à la forme monomérique de l’actine. - La F-actine, F pour Filamenteuse, correspond à un polymère d’actines G. Elle joue un rôle primordial dans chacune des étapes de la locomotion des neurones via ses interactions avec d'autres protéines. Cette régulation de l’actine pourrait donc être une piste de recherche dans l’étude des troubles neurodéveloppementaux. C’est pourquoi les auteurs se sont penchés sur l’étude de CamKII (Calcium/Calmolduline dépendante Kinase), une protéine possédant un site de liaison à l’actine et étant exprimée dans le cortex embryonnaire.     CamKII est connue pour ses rôles variés dans les neurones, comme l'exocytose ou encore la régulation des facteurs de transcription. L'isoforme α a été largement étudiée notamment pour son rôle dans la plasticité corticale, la potentialisation à long terme ou encore les comportements émotionnels. La forme β, quant à elle, est encore relativement méconnue. Pourtant, il est intéressant de noter que l'expression de CamKIIβ est modifiée dans des maladies neuropsychiatriques : elle est significativement élevée dans les cortex cérébraux de patients schizophrènes et dépressifs. Sachant qu'elle est exprimée dans le cortex embryonnaire et qu'elle possède un site de liaison à l'actine, CaMKIIβ doit avoir un rôle unique et important dans la corticogénèse. Quel pourrait-être ce rôle ? Dans quelles mesures ses liaisons avec l'actine influencent la migration radiaire? Quelles seraient les conséquences d'un défaut d'expression de CaMKIIβ ? Autant de questions que de pistes de recherche pour mieux comprendre les maladies neurodéveloppementales. Finalement, nous essaierons de comprendre à travers cet article quelles sont les conséquences d’une dérégulation de l’expression de CamKIIβ sur la corticogénèse et comment les expliquer à l'échelle cellulaire.