E14 Neurodéveloppement

Topique

Le développement du tissu nerveux se déroule en cinq étapes successives : la neurogenèse, c’est-à-dire la prolifération et la mort des neurones au sein du tissu nerveux ; la migration cellulaire de ces neurones, guidée par des gradients moléculaires ; une surproduction initiale de synapses, suivie d’un élagage synaptique dépendant de l’activité ; la myélinisation progressive des axones ; et enfin, des périodes critiques, caractérisées par une plasticité neuronale exceptionnellement élevée, durant lesquelles le tissu nerveux est particulièrement sensible à l’expérience.

La population neuronale nette du tissu nerveux résulte de l’équilibre entre deux processus opposés : une prolifération neuronale, limitée par la capacité du tissu nerveux, qui croît rapidement au début puis se stabilise lorsque la population neuronale approche de la capacité maximale du tissu, et un taux de mort cellulaire programmée qui réduit constamment cette population neuronale. Plus la population neuronale nette se rapproche de la capacité du tissu nerveux, plus sa croissance ralentit en raison de la prolifération logistique, tandis que la mort cellulaire programmée continue de réduire le nombre de neurones.

La migration des neurones au sein du tissu nerveux peut être approximée par une équation de réaction-diffusion, du même type que celle utilisée pour décrire la propagation des décharges électriques dans un autre modèle, mais ici influencée par un gradient chimique attractif : les neurones en migration se dirigent préférentiellement vers les zones où ce gradient est le plus fort. La densité synaptique du tissu nerveux, quant à elle, suit un schéma de surproduction synaptique suivi d'un élagage synaptique, dépendant de la corrélation entre l'activité pré- et postsynaptique à chaque synapse. Ce processus d'élagage suit une règle formellement liée à la plasticité synaptique décrite pour le poids effectif de la synapse dans un autre modèle, mais orientée en sens inverse. En effet, au lieu de renforcer les synapses les plus corrélées, cet élagage du tissu nerveux élimine spécifiquement les synapses les moins corrélées.

La myélinisation du tissu nerveux est modélisée par une courbe de croissance sigmoïde en fonction de l'âge : elle augmente lentement au début du développement, puis rapidement pendant une période intermédiaire, et enfin se stabilise à l'approche de l'âge adulte.

La fenêtre de plasticité critique du tissu nerveux, quant à elle, est modélisée par un profil temporel en forme de cloche centré sur un âge maximal : la plasticité du tissu nerveux est faible au début de la vie, atteint un maximum à cet âge maximal, puis diminue à nouveau à mesure que le tissu nerveux continue de mûrir. Ainsi, c'est ce même tissu nerveux — avec sa population neuronale nette, la migration cellulaire, la densité synaptique, la myélinisation et la fenêtre de plasticité critique — qui traverse, dans cette séquence, l'ensemble du processus de développement du système nerveux.

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