STADES DE DEVELOPPEMENT DU SYSTEME NERVEUX

 

Formation du tube neural

L'embryon humain aux premiers jours de son développement est formé principalement de trois couches de cellules distinctes :

Dès le 18ième jour de gestation chez l'homme, apparaît la plaque neurale, épaississement de l'ectoderme. L'étape suivante, vers le 20ième jour, se traduit par la formation d'un sillon dans la plaque neurale qui court de la partie antérieure à la partie postérieure, c'est le sillon neural.

Les parois du sillon forment la gouttière neurale. En se développant, elles vont se réunir dans la partie postérieure pour former le tube neural au 24 ième jour de gestation. Si la soudure des deux bords de la gouttière ne s'effectue pas complètement, un certain nombre d'anomalies peuvent subvenir. Le spina bifida en étant un exemple.

Quand les bords de la gouttière neurale se rejoignent, une partie de l'ectoderme neural est repoussée à l'extérieur, juste latéralement par rapport au tube. Ce tissu se détache et forme les crêtes neurales (système nerveux végétatif + cellules gliales + ganglions spinaux + ganglions crâniens).

Ces étapes sont résumées dans la Figure 6.

Tous les éléments du système nerveux dérivent du tube neural ou des crêtes neurales.

A partir de la formation du tube neural, on assiste à la formation des cellules constituant le système nerveux : c'est l'histogenèse du système nerveux

 

Histogenèse

Prolifération

Initialement, la paroi du tube neural est faite de cellules souches qui par divisions mitotiques augmentent progressivement l'épaisseur de cette. Les cellules qui se divisent sont situées dans la partie profonde de la paroi (zone ventriculaire), proche de la lumière du tube. Lorsque la division s'est opérée, les cellules filles se déplacent vers la périphérie du tube neural, dite zone marginale. Cette prolifération se poursuit pendant les deux ou trois premiers mois de la vie intra-utérine et conduit à un épaississement du tube neural. A partir du moment où les cellules filles ont quitté la zone profonde du tube, leur destin est strictement déterminé. Elles peuvent donner les deux catégories de cellules constituant le système nerveux: soit des neurones immatures appelés neuroblastes soit des cellules gliales immatures appelées glioblastes.

Les étapes de la prolifération sont résumées dans la Figure 7.

 

Migration

Les neuroblastes deviennent des neurones matures au cours des mois suivants en rejoignant leur destination finale par migration et en acquérant des caractéristiques morphologiques et fonctionnelles propres aux neurones par un processus de différenciation.

Les cellules gliales subissent elles aussi un processus de différenciation (voir les différents rôles de la glie dans le chapitre sur la glie, glie nourricière, glie myélinisante).

La migration des neurones se fait de la partie profonde de la paroi du tube neural vers la partie périphérique en utilisant une forme particulière de cellules gliales, que l'on ne rencontre que pendant le développement du système nerveux et qui disparaît chez l'adulte: la "glie radiale (Figure 8)". Chacune de ces cellules possède un prolongement qui traverse toute l'épaisseur du tube neural. Ces prolongements constituent un support sur lequel les neuroblastes en migration s'accrochent et migrent.

 

Différenciation

Une fois que les neuroblastes ont migré jusqu'à leur position finale, ou même en cours de migration, ils émettent un prolongement qui s'allonge rapidement par son extrémité appelé le "cône de croissance (Figure 9B). Ce prolongement est l'axone du neurone. L'axone pousse en direction d'une région cible du système nerveux en formation pour établir des contacts synaptiques avec d'autres neurones. La croissance des axones fait intervenir le cône de croissance qui interagit avec l'environnement et détecte des signaux de guidage, émis par la région cible.

Parallèlement à l'élongation de l'axone, des prolongements plus courts que l'axones et très ramifiés sont émis par le neurone : ce sont les dendrites qui servent à recevoir des contacts en provenance d'autres neurones.

 

Facteurs génétiques et environnementaux influençant le développement du système nerveux

Les facteurs génétiques

La prolifération, la migration, la différenciation des neurones, le guidage de leurs axones sont sous le contrôle d'un programme génétique. L'altération de l'expression d'un des gènes impliqués dans ces processus peut conduire à des anomalies de développement du système nerveux.

Exemple: parmi les signaux de guidage des axones, on connaît le facteur de croissance neurale (NGF ou Nerve growth factor). C'est une protéine synthétisée par les régions cibles du cerveau et qui attire les axones en croissance (Figure 10). Une mutation du gène codant pour cette protéine conduit à la mise en place de connexions axonales anormales. Le rôle du NGF a pu être mis en évidence chez des souris transgéniques c'est à dire porteuses d'une mutation inactivant ce gène.

 

Les facteurs environnementaux

On a pu montrer que l'absence d'informations visuelles chez un chaton nouveau-né dont on a fermé l'oeil pendant une période critique du développement postnatal, induit une diminution du nombre de connexions dans la zone du cerveau traitant normalement les informations visuelles. Les connexions établies selon le programme génétique sont maintenues en plus ou moins grand nombre selon la quantité d'information qui circule à travers ces connexions (Figure 11).