Neurobiologie du développement

Enseignants

Dereli Ayse; Kienlen-Campard Pascal (coordinateur(trice)); Suelves Caballol Nuria;

Langue
d'enseignement

Français

Préalables

aucun

Thèmes abordés

L'objet du cours est d'aborder les processus développementaux qui contribuent à la formation du système nerveux central et périphérique et les mécanismes moléculaires, cellulaires et systémiques qui régulent ces processus. Le développement sera parcouru depuis la formation initiale du tissus nerveux (neurulation) jusqu'à la mise en place de circuits fonctionnels interconnectés. Les aspects mécanistiques se focaliseront sur les régulateurs géniques et les voies de signalisation impliquées dans les phénomènes d'induction neurale, de régionalisation du système nerveux (morphogènes), de différentiation neuronale et gliale, de migration neuronale, de croissance axonale et synaptogenèse, ainsi que sur la maturation des circuits dépendante de l'activité. Les altérations du développement du système nerveux, d'origine endogène ou exogène (toxico/teratologique) seront abordées. Enfin, les approches expérimentales propres à l'étude du développement du système nerveux seront présentées.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Au terme du cours, l'étudiant sera capable de : (1) retracer les processus qui participent à la formation des structures importantes du système nerveux central et périphérique, et connaître les relations développementales entre ces différentes structures ; (2) identifier les principes communs mis en oeuvre au cours du développement de différentes régions du SNC (centres organisateurs, contrôle de la neurogenèse, de le différenciation, de la migration neuronale et du guidage axonal, synaptogenèse et formation de circuits), en connaître les mécanismes de contrôle et les différentes modalités de mise en oeuvre dans ces différentes régions ; (3) connaître les mécanismes moléculaires, cellulaires et systémiques qui contribuent au développement du système nerveux central, connaître leur mode d'action et savoir quelles sont les conséquences de leur dysfonctionnement ; (4) expliquer l'origine des certaines altérations développementales du système nerveux, qu'elles soient d'origine endogène ou exogène, et en préciser les mécanismes (5) proposer des méthodes expérimentales adéquates pour étudier certains aspects spécifiques du développement du système nerveux  ; (6) pouvoir établir des liens anatomiques et fonctionnels entre les structures mises en place au cours du développement et les structures du système nerveux adulte.

Contenu

Objectifs et thèmes
Ce cours examine les processus de développement qui construisent les systèmes nerveux central et périphérique, ainsi que les mécanismes moléculaires, cellulaires et systémiques qui les contrôlent, depuis l'induction neurale jusqu'à la maturation des circuits fonctionnels. Plutôt que de traiter le développement comme un chapitre clos, le cours utilise la biologie du développement comme cadre pour comprendre les pathologies ultérieures du système nerveux central. Un court tronc commun fournit outils conceptuels et méthodologiques nécessaires pour suivre les modules thématiques. Les modules thématiques couvrent (1) le développement du lobe temporal et de la formation hippocampique, leurs pathologies développementales associées, et leur vulnérabilité sélective à la neurodégénérescence ; et (2) le développement, la maturation et les pathologies du système nerveux autonome.
Acquis d'apprentissage
À l'issue de ce cours, l'étudiant·e sera capable de :

1. Retracer les processus de développement qui construisent les principales structures des systèmes nerveux central et périphérique, et décrire les relations développementales entre ces structures.
2. Identifier les principes communs à l'œuvre lors du développement des différentes régions du SNC et du SNP (centres organisateurs, contrôle de la neurogenèse, différenciation, migration neuronale et guidage axonal, synaptogenèse et formation des circuits), leurs mécanismes de contrôle, et la manière dont ceux-ci sont mis en œuvre différemment selon les régions.
3. Décrire les mécanismes moléculaires, cellulaires et systémiques qui pilotent le développement du système nerveux, leur mode d'action, et les conséquences de leur dysfonctionnement.
4. Expliquer comment les programmes développementaux établis dans la crête neurale, le système vagal et les noyaux du tronc cérébral créent des structures et des voies fonctionnelles, évaluer leur maturation physiologique tout au long de la vie, et expliquer comment ils deviennent ultérieurement des points d'entrée ou des sites de vulnérabilité pour la maladie.
5. Distinguer la sénescence cellulaire physiologique, programmée sur le plan développemental, de la sénescence pathologique survenant dans le cerveau vieillissant ou malade, et discuter de ses conséquences fonctionnelles pour les niches de cellules souches neurales et les populations gliales.
6. Analyser comment la maladie neurodégénérative peut impliquer la réactivation pathologique de programmes développementaux (réentrée dans le cycle cellulaire, dédifférenciation) dans des populations neuronales sélectivement vulnérables, et relier ceci à une perspective d'origine développementale de la santé et de la maladie.
7. Proposer des approches expérimentales adaptées à l'étude d'aspects spécifiques du développement, de la sénescence ou de la neurodégénérescence du système nerveux.
8. Établir des liens anatomiques et fonctionnels entre les structures mises en place au cours du développement et les structures du système nerveux adulte et vieillissant/malade, en intégrant les perspectives des trois modules thématiques.

Contenu
Tronc commun sur le neurodéveloppement et les approches expérimentales (≈ 6h+4h)

• Induction neurale et neurulation
• Régionalisation du système nerveux
• Cellules souches neurales, neurogenèse et migration neuronale
• Différenciation des principaux types cellulaires neuraux (neurones, astrocytes, cellules microgliales)
• Outils pour suivre la formation des réseaux neuronaux
• Traçage de lignage dans le développement cérébral : une technique utilisée pour cartographier comment des cellules originelles uniques construisent l'architecture complexe du cerveau

Module B (≈ 8h) Développement et maturation du système nerveux central et pathologies associées (NS)

• Origine et maturation du SNC : focus sur le lobe temporal/la formation hippocampique pour comprendre la vulnérabilité sélective de ces régions à la neurodégénérescence
• Pathologies développementales du système nerveux central
• Vieillissement normal et pathologique du lobe temporal/de la formation hippocampique
• Exploration des liens entre développement et neurodégénérescence
  • Maladie d'Alzheimer comme étude de cas
  • La réactivation des programmes développementaux : sénescence cellulaire, réentrée dans le cycle cellulaire et dédifférenciation

Module C (≈ 8h) Développement et maturation du système nerveux autonome et pathologies associées (AD)

• Doubles origines (tube neural vs crête neurale), transition épithélio-mésenchymateuse, programmation transcriptionnelle et signaux de spécification de lignage
• Cellules de la crête neurale vagale et formation du système nerveux entérique
• Formation des ganglions autonomes
• Développement des noyaux autonomes du tronc cérébral
• Ontogenèse fonctionnelle, de la vie fœtale à l'adolescence
• Pathologies développementales et acquises du système nerveux autonome, incluant les dysautonomies congénitales, les neurocristopathies et les pathologies neurodégénératives à transmission rétrograde

Méthodes d'enseignement

Le cours combine des cours magistraux avec la lecture critique et la discussion en classe d'articles de recherche récents et de chapitres d'ouvrages de référence, sélectionnés par chaque enseignant·e dans son module thématique.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen écrit en anglais, pouvant inclure :

• Des questions à réponses courtes, pouvant inclure des questions à choix multiple
• Chaque bloc (tronc commun, modules thématiques) sera couvert par l'examen
• Une question intégrative obligatoire demandant à l'étudiant·e de relier au moins deux des trois axes thématiques est possible

Autres infos

Ressources
en ligne

Disponibles sur Moodle : diapositives PDF, articles de recherche sélectionnés et chapitres d'ouvrages de référence, sites web pertinents.

Support de cours

• Diapositives fournies par les enseignant·e·s.

Faculté ou entité
en charge

> FASB