Fiche de révision : Développement cérébral et neuroplasticité

📋 Plan du Cours

1. Segmentation et nidation embryonnaires
2. Gastrulation et feuillets embryonnaires
3. Neurulation et vésicules cérébrales
4. Neurogenèse et migrations neurales
5. Corticogenèse et maturation prénatale
6. Remodelage cérébral postnatal
7. Troubles neurodéveloppementaux
8. Mécanismes de la neuroplasticité

📖 1. Segmentation et nidation embryonnaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Segmentation : Développement embryonnaire du zygote pendant la première semaine, avec des divisions mitotiques rapides sans croissance du cytoplasme et une migration de l’embryon dans la trompe utérine vers la cavité utérine.

★ À maîtriser

• 🔄 La segmentation suit une séquence:

  1. Deux blastomères au premier jour
  2. Quatre cellules au deuxième jour
  3. Huit blastomères au troisième jour
  4. Morula au quatrième jour
  5. Blastocyste avec blastocèle au cinquième jour

• La nidation commence entre J7 et J10 et dure environ une semaine, pendant laquelle le trophoblaste se différencie en syncytiotrophoblaste externe et cytotrophoblaste interne, détruit l’endomètre et permet l’installation des échanges sanguins avec la mère.

Compléments

📌 Au stade blastocyste, les cellules périphériques donnent le trophoblaste tandis que la masse cellulaire excentrée donne l’embryoblaste, et les cellules passent du statut totipotent au statut pluripotent après cette première différenciation.

💡 Astuce mémo

Segmentation → éclosion → nidation

📖 2. Gastrulation et feuillets embryonnaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Gastrulation : Réarrangement tissulaire qui transforme le disque embryonnaire en structure trilaminaire grâce à des différenciations, des mouvements cellulaires et des migrations.

📝 Points essentiels

• Vers J12, les trois feuillets donnent:
  • L’ectoderme : la peau, le tissu nerveux et les organes sensoriels
  • Le mésoderme : le squelette, les muscles, le cœur et les vaisseaux sanguins
  • L’endoderme : le tube digestif

💡 Astuce mémo

E-M-E : ectoderme, mésoderme, endoderme

📖 3. Neurulation et vésicules cérébrales

📝 Points essentiels

• 🔄 La neurulation suit cinq étapes:
  1. Plaque neurale
  2. Gouttière neurale
  3. Tube neural
  4. Stade à trois vésicules
  5. Stade à cinq vésicules

📌 La fermeture du neuropore crânien doit avoir lieu entre J23 et J24 et celle du neuropore caudal vers J26 ; l’absence de fermeture provoque respectivement une anencéphalie ou un spina bifida.

• Au stade à trois vésicules, le cerveau futur comprend le prosencéphale, le mésencéphale et le rhombencéphale ; au stade à cinq vésicules, le prosencéphale se divise en télencéphale et diencéphale, tandis que le rhombencéphale se divise en métencéphale et myélencéphale.

💡 Astuce mémo

Plaque → gouttière → tube → 3 vésicules → 5 vésicules

📖 4. Neurogenèse et migrations neurales

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurogenèse : Création des premiers neurones à partir des cellules souches neuroépithéliales, qui donnent des neuroblastes puis des neurones après migration et installation.

★ À maîtriser

📌 La migration passive pousse les anciennes cellules vers l’extérieur dans les noyaux, tandis que la migration active guide les neuroblastes vers l’extérieur du cortex grâce à la glie radiaire pour former une structure laminaire.

• Dans le cortex, la première couche neuronale formée est la couche 6, puis les couches suivantes se forment en traversant les couches déjà constituées ; les cellules pyramidales migrent radialement et les cellules GABAergiques inhibitrices tangentiellement.

Compléments

• La première vague de neurogenèse télencéphalique a lieu pendant la sixième semaine, tandis qu’une deuxième vague forme les astrocytes et les oligodendrocytes à partir des glioblastes vers la dix-neuvième semaine.

💡 Astuce mémo

Migration passive dans les noyaux, active dans le cortex

📖 5. Corticogenèse et maturation prénatale

★ À maîtriser

📌 L’hypothèse de la protomap suppose une préspécialisation génétique des aires corticales, tandis que l’hypothèse du protocortex attribue davantage leur spécialisation aux influences afférentes et à l’expérience.

• À la fin du sixième mois, les neurones sont produits à un rythme d’environ 250000 par minute et, à la naissance, la totalité des cellules neurales peut être considérée comme créée.

• 🔄 La maturation neuronale progresse par:

  1. Émission des axones
  2. Guidage par le cône de croissance
  3. Établissement des connexions synaptiques
  4. Arborisation dendritique
  5. Gyrification

Compléments

• Le modèle des unités radiales de Pasko Rakic met en avant l’influence des projections thalamiques sur le développement cortical et l’organisation en colonnes.

💡 Astuce mémo

Afférences thalamiques → spécialisation et croissance corticales

📖 6. Remodelage cérébral postnatal

🔑 Notions clés & Définitions

• Période critique : Fenêtre temporelle du développement pendant laquelle l’expérience remodèle particulièrement efficacement les connexions synaptiques.

★ À maîtriser

• Le cerveau de l’enfant contient environ 100 millions de neurones contre 80 millions chez l’adulte, et les neurones inutiles sont éliminés par apoptose.

• La synaptogenèse postnatale se déroule par vagues successives alternant création et élimination de synapses, appelée élagage, avec une maturation plus précoce des aires primaires que des aires de haut niveau.

• Dans le cortex visuel, le pic de densité synaptique atteint 150 % de la valeur adulte vers 3 à 4 mois, puis décroît à 100 % à 18 ans, tandis que le pic du cortex préfrontal survient vers 12 mois.

Compléments

• La myélinisation est terminée vers l’âge de deux ans dans les aires primaires visuelles et auditives, alors qu’elle n’est pas achevée dans le cortex frontal à 18 ans.

💡 Astuce mémo

Création des synapses ≠ élagage des synapses

📖 7. Troubles neurodéveloppementaux

★ À maîtriser

• La trisomie 21 est due à la présence de trois chromosomes au lieu de deux pour la paire 21 et sa fréquence est estimée à une naissance sur 600 à 1000.

• Le syndrome de l’X Fragile est lié à une anomalie du gène FMR1 situé sur le chromosome X, touche un garçon sur 5000 et une fille sur 9000, et entraîne des épines dendritiques surnuméraires et immatures.

📌 Les troubles du spectre de l’autisme associent notamment des difficultés de communication et d’interaction sociale, tandis que le syndrome de Williams se caractérise par une communication facile et une forte sociabilité avec des déficits visuospatiaux.

• Le trouble déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité touche environ 5 % de la population, avec un sex-ratio de 3 garçons pour une fille, et se caractérise par une inattention ou une hyperactivité-impulsivité persistante interférant avec le fonctionnement quotidien.

Compléments

• L’albinisme oculo-cutané est une maladie autosomique récessive touchant une naissance sur 20000 et provoquant un défaut de mélanine, une photophobie, une mauvaise acuité visuelle et souvent un nystagmus.

💡 Astuce mémo

Syndrome de Williams : sociabilité élevée, contrairement aux TSA

📖 8. Mécanismes de la neuroplasticité

🔑 Notions clés & Définitions

• Neuroplasticité : Ensemble des mécanismes par lesquels le cerveau modifie sa structure et son fonctionnement en réponse à l’apprentissage ou à des modifications accidentelles.

★ À maîtriser

📌 Selon la théorie de la synapse de Hebb proposée par Donald Hebb en 1949, des neurones qui déchargent de manière synchronisée renforcent leurs connexions, tandis que des décharges non synchrones et non corrélées rendent la synapse plus silencieuse.

• La potentialisation à long terme résulte d’une stimulation à haute fréquence qui active les récepteurs NMDA, augmente le calcium postsynaptique et provoque l’insertion de récepteurs AMPA, ce qui amplifie durablement le PPSE.

📌 La dépression à long terme correspond à une stimulation à basse fréquence suivie d’une endocytose des récepteurs AMPA, ce qui réduit l’amplitude des PPSE ultérieurs.

• La répétition des LTP, avec la participation du BDNF, augmente les filaments d’actine et la taille des épines dendritiques, ce qui accroît le nombre de récepteurs aux neurotransmetteurs.

📌 La fermeture de la période critique est associée à une diminution du BDNF, à une rigidification de la matrice extracellulaire et à une inhibition GABAergique accrue qui rend les modifications synaptiques plus difficiles.

Compléments

• Chez l’adulte, une neurogenèse limitée persiste autour des ventricules, avec une migration de nouveaux neurones vers le bulbe olfactif et l’hippocampe.

💡 Astuce mémo

Activité et expérience → modifications synaptiques et morphologiques

📊 Tableaux de synthèse

Étapes du développement neural

LTP et LTD