Vers une caractérisation à l'échelle cellulaire et une reconstruction tridimensionnelle du noyau rétrotrapézoïde humain

Overview & Synopsis

La respiration est une fonction automatique et régulée chez l'ensemble des mammifères, caractérisée par l'activité rythmique ininterrompue de l'appareil respiratoire musculo-squelettique. Elle assure de manière adaptée l'hématose, de la naissance à la mort de l'individu. Le tronc cérébral est le siège de cette fonction et de sa régulation. Elles sont extrêmement préservées au cours de l'évolution. Au sein du tronc cérébral, le noyau rétrotrapézoïde (RTN) est le siège de la chémorégulation centrale. La mutation du facteur de transcription PHOX2B est responsable d'un syndrome d'hypoventilation centrale congénitale, ou syndrome d'Ondine, caractérisé par l'absence de développement des neurones chémosensibles du RTN chez le fœtus et le nouveau-né. Déterminant essentiel de ces neurones le facteur de transcription PHOX2B, lorsqu'il est associé à d'autres marqueurs constitue une carte d'identité moléculaire des neurones chémosensibles du RTN, utilisable pour leur identification en histologie. Chez l'adulte, une dysfonction du RTN semble impliquée dans l'apparition de troubles respiratoires au cours de maladies neurodégénératives comme le Parkinson. Jusqu'alors, cette structure indispensable au contrôle central de la respiration n'a pas été décrite chez l'humain adulte.L'objectif premier de ce travail était de proposer une description anatomique à l'échelle cellulaire, des neurones chémosensibles constituant le noyau rétrotrapézoïde humain. Le second objectif était d'établir les bases nécessaires à une méthode de reconstruction tridimensionnelle de coupes histologiques, couplée à un algorithme de détection automatisée de marquages spécifiques, permettant la visualisation de structures anatomiques identifiées post mortem, au sein d'un organe modélisé à partir de coupes traitées.Une approche de neuro-anatomie comparée a été développée, basée sur l'hypothèse de la préservation de la respiration et de son contrôle au sein de plusieurs espèces de mammifères, correspondant à une organisation anatomique obéissant à des déterminants géniques et moléculaires identiques. Ainsi, le noyau rétrotrapézoïde a été décrit pour la première fois chez le primate non humain adulte, par comparaison aux descriptions faites chez le rat. Après cartographie de l'expression de PHOX2B, des neurones exprimant la pré-pro-galanine étaient retrouvés parmi les neurones PHOX2B+ en région parafaciale. Cette description chez le primate a permis de définir la région d'intérêt du tronc cérébral humain au sein de laquelle ont été identifiés des neurones exprimant la galanine et le transporteur vésiculaire de type 2 du glutamate, marqueurs spécifiques des neurones chémosensibles du noyau rétrotrapézoïde du rat adulte.Par ailleurs les travaux réalisés chez le primate, ont permis l'amélioration et l'implémentation d'algorithmes de détection de marquages en immunohistochimie et hybridation in situ, ensuite reconstruits en trois dimensions. Le développement de cette méthodologie constitue la base nécessaire à la mise au point d'une anatomie tridimensionnelle des centres respiratoires du tronc cérébral humain. Le développement d'une anatomie tridimensionnelle reconstruite à partir de coupes sériées doit permettre le transfert de données neuro-anatomiques à l'échelle cellulaire acquises post mortem, vers l'étude in vivo en imagerie par résonnance magnétique à haute résolution. Couplée à des explorations physiologiques, elle pourrait rendre possible l'exploration de corrélats anatomo-fonctionnels difficilement accessibles avec les niveaux de résolution actuels.