Plasticité structurale du système nerveux central adulte : apport des connaissances sur l’hypothalamus neuroendocrine

Structural plasticity of the adult central nervous system: insights from the neuroendocrine hypothalamus

Centre de Recherche en Neurobiologie-Neurophysiologie de Marseille (CRN2M), UMR 6231 CNRS-Université Aix-Marseille II et III, Faculté de Médecine, secteur Nord, Boulevard Pierre Dramard, CS 80011, 13344 Marseille Cedex, France

Auteur correspondant : Clémence Girardet, cgirardet@scripps.edu

Reçu : 17 Juin 2011

Résumé

Il est désormais bien établi que, contrairement au dogme qui a longtemps prévalu, le potentiel de réorganisation anatomique du cerveau ne se limite pas aux seules étapes développementales ou aux processus de compensation liés à l’âge ou à une atteinte lésionnelle. Il existe en effet de multiples exemples dans la littérature montrant que le système nerveux adulte peut s’adapter aux exigences physiologiques en modifiant de manière réversible la morphologie de ses neurones et l’organisation de ses connexions synaptiques. Ces remodelages sont indissociables de ceux que l’on sait également affecter la composante gliale du système nerveux central, en particulier les astrocytes désormais reconnus comme des partenaires essentiels de la transmission synaptique mais aussi les tanycytes et les pituicytes qui participent aux mécanismes de régulation de la neurosécrétion dans les régions d’interface neurohémale. L’hypothalamus neuroendocrine, dont le rôle est central dans les grandes régulations homéostasiques de l’organisme, offre des exemples spectaculaires de cette plasticité neurono-gliale du système nerveux. Conjointement aux études pionnières sur le système hypothalamo-posthypophysaire qui régule l’équilibre hydro-minéral et la physiologie de la parturition et de la lactation, les travaux sur le système gonadotrope qui orchestre les fonctions de reproduction se sont révélés particulièrement féconds dans la description des phénomènes et la recherche des acteurs et mécanismes moléculaires sous-jacents. Cette revue fait le point des principales connaissances issues de l’étude de ces systèmes et aborde également les mécanismes de plasticité associés, dans l’hypothalamus, au fonctionnement de l’horloge circadienne responsable des aspects temporels des régulations endocriniennes. Les exemples traités mettent en exergue l’étroite collaboration entre neurones et glie dans l’élaboration de stratégies d’adaptation structurale à la demande physiologique et aux contraintes d’un environnement en évolution permanente.

Abstract

Accumulating evidence renders the dogma obsolete according to which the structural organization of the brain would remain essentially stable in adulthood, changing only in response to a need for compensatory processes during increasing age and degeneration. It has indeed become clear from investigations on various models that the adult nervous system can adapt to physiological demands by altering reversibly its synaptic circuits. This potential for structural and functional modifications results not only from the plastic properties of neurons but also from the inherent capacity of the glial cellular components to undergo remodeling as well. This is currently known for astrocytes, the major glial cells in brain which are well-recognized as dynamic partners in the mechanisms of synaptic transmission, and for the tanycytes and pituicytes which contribute to the regulation of neurosecretory processes in neurohemal regions of the hypothalamus. Studies on the neuroendocrine hypothalamus, whose role is central in homeostatic regulations, have gained good insights into the spectacular neuronal-glial rearrangements that may subserve functional plasticity in the adult brain. Following pioneering works on the morphological reorganizations taking place in the hypothalamo-neurohypophyseal system under certain physiological conditions such as dehydration and lactation, studies on the gonadotropic system that orchestrates reproductive functions have re-emphasized the dynamic interplay between neurons and glia in brain structural plasticity processes. This review summarizes the major contributions provided by these researches in the field and also addresses the question of the morphological rearrangements that occur on a 24-h basis in the central component of the circadian clock responsible for the temporal aspects of endocrine regulations. Taken together, the reviewed data highlight the close cooperation between neurons and glia in developing strategies for functional adaptation of the brain to the changing conditions of the internal and external environment.