Plasticité développementale des voies vestibulo-spinales lors de la métamorphose du xénope (xenopus laevis) : aspects anatomiques et fonctionnels

Abstract

Chez les vertébrés, les voies vestibulo-spinales génèrent des commandes motrices spinales à l’origine des réflexes vestibulo-spinaux responsables de la stabilisation du corps dans l’espace lors des mouvements passifs et actifs de la tête. Cette thèse étudie l’organisation morpho-fonctionnelle des voies vestibulo-spinales impliquées dans le contrôle postural chez le xénope (xenopus laevis), un amphibien anoure exclusivement aquatique possédant un système vestibulaire bien conservé et similaire à celui des vertébrés supérieurs. Ce travail a été mené avec une approche multi-méthodologique, combinant neuroanatomie et électrophysiologie intra- et extracellulaire afin de caractériser les propriétés neuronales et l’organisation des réseaux et des réflexes vestibulo-spinaux. Au cours de la métamorphose, la réorganisation complète du système posturo-locomoteur, passant d’un système axial-ondulatoire chez la larve à un système appendiculaire chez l’adulte, implique l’adaptation anatomo-fonctionnelle de ces voies vestibulo-motrices. Chez le xénope adulte, une partie des muscles dorsaux (dorsalis trunci), innervés par les motoneurones thoraciques, sont uniquement posturaux, contrairement à la grande majorité des vertébrés où les muscles posturaux interviennent aussi dans la propulsion. Par conséquent, ce modèle amphibien permet d’isoler la composante posturale dans le contrôle vestibulaire du comportement posturo-locomoteur. Dans la première partie de ma thèse, j’ai démontré l’existence d’une double commande vestibulaire convergeant sur les motoneurones thoraciques qui innervent les muscles dorsaux posturaux, au repos. Une première voie vestibulaire directe, mettant en jeu des projections descendantes bilatérales en provenance des noyaux vestibulaires centraux (LVST et du noyau tangentiel). Cette première commande vestibulaire semble être responsable d’ajustements posturaux du tronc, en réponse au signal de position de la tête. La seconde voie vestibulo-spinale, indirecte, mettant en jeu un relais ascendant lombo-thoracique, assure la coordination des réseaux moteurs thoraco-lombaires dans le réflexe postural en réponse au signal de vitesse de la tête. Chez la larve, des données préliminaires suggèrent l’existence de connexions vestibulo-spinales fonctionnelles avec les motoneurones axiaux rostraux, dont les motoneurones thoraciques adulte dérivent partiellement, et caudaux qui disparaissent pendant la métamorphose. En parallèle de l’organisation des réseaux, l’enregistrement intracellulaire (patch-clamp) des neurones vestibulo-spinaux et plus particulièrement ceux du LVST sur une préparation de coupe de tronc cérébral a permis de mettre en évidence trois phénotypes électrophysiologiques distincts : phasique, tonique et intermédiaire. Pendant la métamorphose, la proportion entre neurones tonique et phasique s’inverse, allant d’une majorité de neurones toniques chez la larve à une majorité de neurones phasiques chez l’adulte. De plus, l’expression d’une conductance potassique ID, portée par les sous-unités Kv1.1 semble jouer un rôle important dans l’établissement des phénotypes phasiques et intermédiaires. Ces résultats nous permettent d’établir un lien entre l’expression des phénotypes neuronaux spécifiques à la dynamique des réflexes vestibulo-spinaux qu’ils produisent, en relation avec les différents comportements posturo-locomoteurs de nage exprimés entre ces deux stades. Mon travail de thèse a permis d’imaginer les études en cours qui étudient plus en détail la maturation des voies vestibulo-spinales, au cours de la métamorphose, en termes de plasticité cellulaire, de réorganisation des circuits et d’adaptation des réflexes posturaux.