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Les mécanismes moléculaires de la perception olfactive.

Auteur : Dr. Valéry MATARAZZO - CNRS UPR 9024 - Laboratoire de Neurobiologie - Marseille, France.

Adresse actuelle : Johns Hopkins Medical Institute - Department of Neurosciences, Baltimore, MD, USA -


A - Principales caractéristiques du système olfactif chez les vertébrés :

A3.3. Les facteurs extrinsèques :

Les facteurs extrinsèques sont aussi déterminants que les facteurs intrinsèques. Ils agissent à tous les niveaux du développement neuronal régulant ainsi la genèse olfactive. Parmi eux, citons certains facteurs de la famille des Neurotrophines : le NGF , le BDNF et NT-3 qui ont été largement décrits comme facteur de croissance et de différenciation neuronale (Ronnetta et al., 1991; Eide et al., 1993; Conover et Yancopoulos, 1997; Lindsay et al., 1994). Au cours du lignage olfactif, il existe une expression séquentielle de leurs récepteurs respectifs Trk A, Trk B, Trk C, ce qui permet de postuler que ces facteurs de croissance agissent vraissemblablement à différents stades du développement (Roskams et al., 1996). Trk A n'est détecté que dans une faible proportion des cellules basales (peut-être des cellules souches ?) et par la suite disparaît du lignage. Le NGF pourrait initier le programme de différenciation des neurones olfactifs. Trk B est exprimé dans le neurone immature avec une distribution somatique et dendritique. Dans le neurone mature, sa distribution devient axonale. Le BDNF, un de ses ligands, joue un rôle crucial pour promouvoir la maturation et la survie des neurones olfactifs (Mahanthappa et Schwarting, 1993). Quant à Trk C, il est exprimé dans les neurones olfactifs matures et pourrait être impliqué avec son ligand, la NT-3, dans le maintien du stade mature du neurone olfactif, comme cela a été décelé pour certains neurones du cervelet (Segal et al., 1992).

Plusieurs travaux ont aussi décrit les effets d'autres facteurs de croissance protéiques. DeHamer et ses collaborateurs (1994) ont montré que les facteurs de croissance fibroblastique (FGF) de type 1, 2, 4 et 7 sont capables de prolonger la neurogenèse en agissant à deux niveaux. Le FGF-2 permet aux précurseurs neuronaux immédiats (INP) de se diviser deux fois au lieu d'une avant de générer les neurones olfactifs immatures. Le second effet est de prolonger et d'augmenter la production d'une sous-population de cellules basales qui sont rares dans l'explant et qui pourraient être des cellules souches. Le facteur de croissance transformant-b2 (TGF-b2) stimule la neurogenèse lorsqu'il est appliqué sur une culture d'explant d'épithélium olfactif postnatal (Mahanthappa et Schwarting, 1993). Enfin le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) promouvoit la survie de neurones différenciés in vitro (Newman et al., 2000).

En dehors des facteurs de croissance, les BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) ont été décrites comme des régulateurs négatifs de la neurogenèse parce qu'elles bloquent la production de neurones olfactifs (Shou et al., 1999). Dans les explants de cerveau embryonnaire, ces protéines ont déjà été décrites comme étant inhibitrices de la prolifération neuronale et inductrices de l'apoptose (Furuta et al., 1997; Li et al., 1998; Graham et al., 1994). Le sous-type BMP4 semble le plus actif. Il n'aurait pas d'action sur la survie des neurones, mais agirait en dégradant le facteur de transcription MASH1, qui est un facteur intrinsèque précoce et déterminant dans le lignage des neurones olfactifs. Les BMPs pourraient être des candidates dans la régulation négative qu'exercent les neurones olfactifs sur leurs cellules souches (Shou et al., 1999; Mumm et al., 1996).

Sur le plan hormonal, la TSH (Thyroid Stimulating Hormone) joue un rôle significatif sur le développement des neurones olfactifs (Paternostro et Meisami, 1996; Burd, 1992; Mackay-Sim et Beard, 1987). L'hypothyro´disme, qui peut être déclenché par un traitement au propylthiouracile (PTU), rend les souris anosmiques (Mackay-Sim et Beard, 1987). D'une manière générale l'épithélium olfactif est réduit et la croissance axonale diminue de façon très prononcée (Burd, 1992). Le traitement à la thyroxine, qui rétablit un taux normal d'hormones thyro´diennes, permet de relancer le développement du système olfactif (Mackay-Sim et Beard, 1987).

Le NO (oxyde nitrique) excerce un effet dans la formation des connexions synaptiques lors de la régénérescence et du développement des neurones olfactifs (Roskams et al., 1994). Un neurotransmetteur, la Dopamine, promouvoit la différenciation de neurones olfactifs in vitro via le récepteur de type D2 (Feronb et al., 1999). La Dopamine pourrait donc réguler la différenciation neuronale de manière à moduler le nombre de neurones olfactifs matures (Mackay-Sim et Kittel, 1991).
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