Neurogenesis and astrogenesis contribution to recovery of vestibular functions in the adult cat following unilateral vestibular neurectomy: cellular and behavioral evidence

Dutheil, Sophie; Brezun, Jean Michel; Léonard, Jacques; Lacour, Michel; Tighilet, Brahim

doi:10.1016/j.neuroscience.2009.09.048

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“…Cet agent est généralement utilisé pour dater les nouvelles cellules et évaluer la prolifération cellulaire. Nous avons démontré l'existence d'une forte prolifération de cellules ayant incorporé le BrdU (BrdU + ) uniquement dans les NV situés du côté de la lésion ( Figures 3A et B), avec un pic culminant 3 jours après la lésion [24,25]. Des travaux en cours indiquent également un pic d'expression de neurotrophines (brain-derived neurotrophic factor [BDNF] et nerve growth factor [NGF]), agents proneurogènes favorisant la survie et la différenciation cellulaires, après ce même délai postlésionnel.…”

Section: Naissance Et Intégration De Nouveaux Neurones Dans Les Noyauunclassified

“…gliales et des astrocytes [24,25], une augmentation de l'efficacité des systèmes GABAergique, cholinergique et histaminergique [20,21,26], ainsi qu'une augmentation du nombre de neurones exprimant le BDNF, le NGF, la neurotrophine 3 (NT3) et leurs récepteurs à activité tyrosine kinase respectifs (TrkA, TrkB et TrkC) [18]. Dans une étude récente, nous avons également observé que les glucocorticoïdes, connus pour entraver la neurogenèse [27], étaient régulés négativement dans les NV après NVU [28].…”

Section: Revuesunclassified

“…En revanche, la rapide récupération de la fonction oculomotrice (6 jours) n'a pas été altérée par l'infusion d'AraC. Ceci suggère que la compensation du nystagmus oculaire horizontal spontané reposerait sur d'autres mécanismes de plasticité, qui interviendraient temporellement en amont de la neurogenèse et la gliogenèse [25]. En adéquation avec cette hypothèse, les travaux d'une équipe de chercheurs néo-zélandais ont montré qu'après lésion vestibulaire unilatérale, l'infusion d'oligonucléotides antisens bloquant l'expression du BDNF (facteur favorisant entre autres la neurogenèse) chez la souris conduisait à un retard dans la compensation des déficits posturaux, sans incidence sur le nystagmus oculaire [33].…”

Section: Neurogenèse Des Nv Et Restauration Des Fonctions Posturo-locunclassified

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Une nouvelle zone de neurogenèse fonctionnelle

2011

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> En dehors de deux structures précises : la zone sous-granulaire et la zone sous-ventriculaire, le cerveau du mammifère adulte est considéré comme non neurogène, c'est-à-dire incapable de produire de nouveaux neurones. Cependant, les influences environnementales qui s'opposent à cette activité peuvent être mises entre parenthèses dans certaines conditions. C'est ce qui se passe lorsque l'on réalise une neurectomie vestibulaire unilatérale chez le chat adulte. Nos travaux révèlent en effet l'existence d'une neurogenèse réactionnelle dans les noyaux vestibulaires désafférentés situés dans le tronc cérébral. Plus étonnant encore, nous avons montré que cette prolifération cellulaire postlésionnelle était fonctionnelle et participait aux processus de restauration des fonctions posturolocomotrices. < SNC du mammifère adulte. Toutefois, à ce jour, seulement deux structures bien précises, la zone sous-granulaire du gyrus dentelé de l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire qui borde les ventricules latéraux, renouvellent continuellement leur stock de neurones (Figure 1). Ces zones sont dites de neurogenèse car elles génèrent de nouveaux neurones [39]. La grande majorité d'entre eux survit et s'intègre ensuite dans des circuits neuronaux qui contribuent à la transmission de l'information dans le cerveau : tâches d'apprentissage, de mémorisation, d'orientation spatiale, ou encore de reconnaissance olfactive [1]. Par contraste, tout le reste du SNC est considéré comme étant non neurogène car les progéniteurs neuraux potentiellement présents sont maintenus dans un état de quiescence. L'environnement ne permet pas la prolifération, la survie et la différenciation cellulaires. Ainsi, des progéniteurs neuraux de la zone sous-granulaire ou de la zone sousventriculaire transplantés dans des zones non neurogènes meurent ou s'y différencient uniquement en cellules gliales [2][3][4]. En revanche, lorsque des progéniteurs provenant de n'importe quelle région du SNC sont transplantés dans des zones de neurogenèse, ils s'y différencient selon le type neuronal requis par le tissu hôte, neurones granulaires dans la zone sous-granulaire et interneurones dans la zone sous-ventriculaire [3][4][5][6]. Il apparaît donc que le devenir des progéniteurs neuraux au sein de leur tissu hôte est avant tout commandité par l'environnement extracellulaire, au détriment des paramètres intrinsèques aux cellules [7,8]. De manière intéressante, les influences qui semblent s'opposer à la neurogenèse dans la quasi-totalité du SNC pourraient être ponctuellement mises entre parenthèses dans certaines conditions. En effet, de nombreux travaux chez le mammifère adulte ont révélé que des pathologies particulières (ischémie, scléroses multiples, Le renouvellement des neurones dans le cerveau adulteAu même titre que les cellules intestinales ou sanguines, de nouveaux neurones sont capables d'être générés tout au long de la vie au sein de leur tissu d'appartenance. Ainsi, contrairement au dogme érigé en 1928 par Ramon y Cajal 1 : « Une fois le développement term...

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Section: Naissance Et Intégration De Nouveaux Neurones Dans Les Noyauunclassified

Section: Revuesunclassified

Section: Neurogenèse Des Nv Et Restauration Des Fonctions Posturo-locunclassified

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Une nouvelle zone de neurogenèse fonctionnelle

2011

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“…In the past, most studies used electrophysiological and histological techniques to examine the compensatory processes in distinct brain regions during central vestibular compensation (Kaufman et al 1992;Smith and Curthoys 1988;Ris et al 1995;Beraneck et al 2003;Dutheil et al 2009;Shao et al 2012). Most recent concepts of vestibular compensation emphasize the importance of the commissural connections between the vestibular nuclei, the vestibulocerebellar pathways, the multisensory thalamocortical networks and the stress-axis activation (Curthoys and Halmagyi 1995;Strupp et al 1998;Bergquist et al 2008;zu Eulenburg et al 2010;Shao et al 2012;Saman et al 2012).…”

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Sequential [18F]FDG µPET whole-brain imaging of central vestibular compensation: a model of deafferentation-induced brain plasticity

et al. 2014

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Unilateral inner ear damage is followed by a rapid behavioural recovery due to central vestibular compensation. In this study, we utilized serial [(18)F]Fluoro-deoxyglucose ([(18)F]FDG)-µPET imaging in the rat to visualize changes in brain glucose metabolism during behavioural recovery after surgical and chemical unilateral labyrinthectomy, to determine the extent and time-course of the involvement of different brain regions in vestibular compensation and test previously described hypotheses of underlying mechanisms. Systematic patterns of relative changes of glucose metabolism (rCGM) were observed during vestibular compensation. A significant asymmetry of rCGM appeared in the vestibular nuclei, vestibulocerebellum, thalamus, multisensory vestibular cortex, hippocampus and amygdala in the acute phase of vestibular imbalance (4 h). This was followed by early vestibular compensation over 1-2 days where rCGM re-balanced between the vestibular nuclei, thalami and temporoparietal cortices and bilateral rCGM increase appeared in the hippocampus and amygdala. Subsequently over 2-7 days, rCGM increased in the ipsilesional spinal trigeminal nucleus and later (7-9 days) rCGM increased in the vestibulocerebellum bilaterally and the hypothalamus and persisted in the hippocampus. These systematic dynamic rCGM patterns during vestibular compensation, were confirmed in a second rat model of chemical unilateral labyrinthectomy by serial [(18)F]FDG-µPET. These findings show that deafferentation-induced plasticity after unilateral labyrinthectomy involves early mechanisms of re-balancing predominantly in the brainstem vestibular nuclei but also in thalamo-cortical and limbic areas, and indicate the contribution of spinocerebellar sensory inputs and vestibulocerebellar adaptation at the later stages of behavioural recovery.

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“…Neurogenesis and astrogenesis, for example, are observed in the cat at day one after UVD, peaking at day three and continuing over at least 30 days [57]. When antimitotic drugs are applied during this period, a prominent decrease in cell proliferation and a delay in recovery of postural stability and locomotion are observed [58].…”

Section: Mechanisms In Long-term Recoverymentioning

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Neurobiological Mechanisms of Acute Vertigo

Tarnutzer

Palla

2013

Future Neurol.

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The vestibular system provides us with reflexive responses of eye movements and balance control, as well as with perceptual estimates of self-motion and gravity direction. Crucial to its proper functioning is a bilaterally balanced vestibular signal originating from the vestibular end organs in the inner ears and projecting via vestibular nerve afferents to the brainstem vestibular nuclei. Disturbances of the bilateral vestibular interplay become evident in cases of acute unilateral peripheral vestibular deafferentation. The resultant sudden imbalance of vestibular afferent tone at the level of the vestibular nuclei leads to pronounced ocular-motor and postural impairment, as well as to intensive vertigo and/or dizziness, accompanied by autonomic symptoms, such as nausea and vomiting. Subsequent compensatory mechanisms efficiently diminish these static symptoms (such as spontaneous nystagmus) within days and allow functional recovery of dynamic symptoms (such as blurred vision during fast head turns) to such a degree that most patients return to their normal daily activities within weeks. This article aims to provide an understanding about the pathophysiological changes after unilateral vestibular deafferentation and the current knowledge on the compensatory mechanisms. SummaryThe vestibular system provides us with reflexive responses of eye movement and

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Neurogenesis and astrogenesis contribution to recovery of vestibular functions in the adult cat following unilateral vestibular neurectomy: cellular and behavioral evidence

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Une nouvelle zone de neurogenèse fonctionnelle

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Sequential [18F]FDG µPET whole-brain imaging of central vestibular compensation: a model of deafferentation-induced brain plasticity

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