MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES AU SEIN DES GANGLIONS DE LA BASE ET COMPORTEMENTS MOTEURS ASSOCIES LORS D’UNE STIMULATION ELECTRIQUE DU NOYAU SUBTHALAMIQUE CHEZ LE RAT HEMIPARKINSONIEN OU DE LA MISE EN PLACE DE LA DENERVATION DOPAMINERGIQUE CHEZ LE SINGE

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THESE de DOCTORAT de L' UNIVERSITE JOSEPH FOURIER GRENOBLE I École Doctorale Chimie et Sciences du Vivant Spécialité Neurosciences Présentée par Sabrina BOULET Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L' UNIVERSITE GRENOBLE I MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES AU SEIN DES GANGLIONS DE LA BASE ET COMPORTEMENTS MOTEURS ASSOCIES LORS D' UNE STIMULATION ELECTRIQUE DU NOYAU SUBTHALAMIQUE CHEZ LE RAT HEMIPARKINSONIEN OU DE LA MISE EN PLACE DE LA DENERVATION DOPAMINERGIQUE CHEZ LE SINGE Soutenue le 23 octobre 2006 Devant le jury composé de M le Pr Jean-Michel DENIAU , Rapporteur Mme le Dr Lydia KERKERIAN , Rapporteur Mr le Pr Bernard BIOULAC , Président du jury Mr le Pr Paul KRACK , Examinateur Mr le Dr Léon TREMBLAY , Examinateur Mr le Dr Marc SAVASTA , Directeur de thèse Ce travail a été réalisé au sein de l' unité INSERM U704 ' Dynamique des Réseaux Neuronaux ' sous la direction du Dr Marc SAVASTA . Je tiens à lui exprimer mes remerciements et ma reconnaissance pour m' avoir fait confiance et m' avoir permis de réaliser ma thèse au sein de son laboratoire . Je voudrais également adresser mes remerciements aux membres de mon jury de thèse , le Pr Bernard BIOULAC , le Pr Jean-Michel DENIAU , le Dr Lydia KERKERIAN , le Pr Paul KRACK , et le Dr Léon TREMBLAY , pour l' honneur qu' ils me font en participant à ce jury , et pour avoir accepté de consacrer une partie de leur temps à juger ce mémoire . Je remercie plus spécialement le Dr Lydia KERKERIAN et le Pr Jean-Michel DENIAU d' avoir eu la gentillesse d' accepter d' être rapporteurs de ce travail malgré leurs emplois du temps très chargés . Je voudrais remercier le Ministère de la Recherche et des Nouvelles Technologies pour m' avoir financé pendant trois ans . Merci également à tous les membres de l' association France Parkinson et notamment tous les malades qui , à travers leurs dons , permettent de financer de jeunes chercheurs . Qu' ils voient dans ce travail ma motivation à vouloir améliorer leur quotidien en essayant de comprendre les mécanismes physiopathologiques de la maladie de Parkinson afin d' en améliorer les traitements . Je tiens à remercier profondément tous les membres de l' unité 704 . Tout d' abord , encore une fois Marc SAVASTA . Merci de m' avoir soutenue au cours de ces quatre années de thèse et d' avoir tout fait pour que celles -ci se passent dans de bonnes conditions . Merci également d' avoir essayé de me donner les atouts nécessaires pour continuer dans le milieu de la recherche , même si je n' ai pas été toujours prête à entendre tes conseils ! J' ai beaucoup appris au cours de cette thèse , autant sur le plan scientifique que humain ... et les données recueillies au sein de mon esprit et analysées par mon Cerveau Libre et Hautement Pertinent montrent clairement que les mécanismes in fine de cet apprentissage sont sous-tendus , pour une part importante , par Marc SAVASTA ! ( données en cours de publication ... ) . Merci ensuite à EMILIE , pour tous ces moments de découragement et de cafard partagés , ces petits services rendus au quotidien et qui facilitent la vie ( bon , alors tu veux que j' te l' arrête quand ta stim ? ) et aussi tous ces fous rires , parfois un peu nerveux ...... Malgré nos caractères si différents , nous avons finalement réussi à nous entendre ! Je te souhaite beaucoup de courage pour la suite car je sais que pour toi aussi la route sera peut-être difficile . Merci à CAROLE , évidemment ! Il y a tant à dire ... beaucoup trop pour pouvoir tout résumer par de simples mots . Cependant , vu ma tendance naturelle à être bavarde , je voulais d' abord te remercier pour tout ce que tu m' as appris techniquement et ceci toujours avec gentillesse et patience . Mais je voulais également te remercier pour tous ces moments où tu m' as soutenu et encore plus pour ces moments où tu m' as montré la voie ; pour tout ce que tu m' as appris sur « le système » qu' il faut parfois accepter ... , pour toutes les questions que tu m' as fait me poser sur moi et sur ma conception de la vie en général . Je te remercie aussi pour nos longues discussions sur la vie tout simplement , pour toutes tes certitudes et ta vision juste des choses , pour tous ces moments à parler de tout et de rien , mais surtout à rigoler avec les mains dans le cryostat pour toi et moi la tête sur mon rat ! Merci aussi pour nos échanges ' littéraires ' ! ! ! ! ( que d' aventures vécues en quatre ans de thèse avec Ayla , Jondalar , Ramsès , Claire , Jamie et les autres ) et sportifs ! ( deux cinglées qui courent par 40 °C , ça te rappelle quelque chose ? ) . Pour moi , tu fais partie de ces personnes qui ont tant compté dans ma vie . J' espère pouvoir te montrer que l' amitié n' est pas éphémère ! Je te souhaite une bonne route , pleine de soleil et de toutes tes expressions à tomber par terre ! ! ! Je voudrais aussi remercier ANNE pour toutes ces heures passées devant l' HPLC à passer mes manips bien sûr ! Je te remercie aussi de ces discussions autour d' un thé à 17H , quand la journée devient longue et que tu as toujours une ou deux anecdotes drôles pour détendre les neurones ! Je voudrais également remercier ANNIE . Tout d' abord , tout comme pour Anne , je te remercie d' avoir pris le temps de passer mes manips et de l' avoir fait avec tant d' entrain en y croyant à chaque fois autant que moi ! Mais bien plus que ça , j' aurai , comme pour Carole tant de choses à te dire . Je te remercie pour toutes ces discussions sur ces destinations lointaines qui font rêver . J' espère qu' un jour le rêve deviendra réalité ! Sans toi , Madagascar ne serait peut-être encore qu' une île lointaine pour moi ! Je te remercie pour toutes ces fois où tu as su trouver les paroles qui apaisent , « presque » comme une maman ! Je te remercie de la vision de la vie que tu donnes en général et de toute l' énergie positive qui émane de toi . Je te souhaite de trouver ton équilibre dans ce nouvel institut qui se prépare et comme pour Carole , j' espère que le temps ne viendra pas trop facilement à bout de ces liens si privilégiés tissés pendant 4 ans . Je voudrais également remercier EDWIGE toujours disponible pour moi et pour mes commandes de dernières minutes . Merci de t' être toujours mise en quatre pour me faciliter la vie . Puisses -tu toujours garder ta bonne humeur ! Je voudrais remercier VERONIQUE SGAMBATO-FAURE pour l' enthousiasme et l' investissement dont elle a fait part dans la rédaction de mon manuscrit de thèse , notamment à travers ses remarques toujours constructives et son esprit critique . Merci également à GUY CHOUVET pour l' intérêt qu' il a su montrer à l' égard de mon travail . Merci à Claude FEUERSTEIN pour son soutien à distance , toujours efficace cependant . Je te souhaite bonne chance pour la direction de cette belle et grande aventure à venir qu' est l' Institut des Neurosciences de Grenoble . Enfin , je voudrais remercier tous les autres membres de l' équipe que j' ai moins bien connu ( Antoine , Carine , Céline , Colin , Isabelle , Karine , Mélanie et Mireille ) . Merci d' avoir fait de ce laboratoire un endroit agréable à vivre et propice au travail . Bonne chance particulièrement à CELINE et MELANIE qui ont choisi de s' engager sur la voie de la thèse . Merci pour nos petits fous rires d' étudiantes ! Les mots sont peu pour résumer quatre ans de relations humaines ... De plus , on est plus ou moins doué dans l' art de les manier ! Sachez en tout cas que malgré les moments parfois difficiles de la thèse , s' il y avait une raison pour laquelle je recommencerai , c' est VOUS ! Et c' est vraiment avec une profonde peine intérieure et quelques larmes aussi , il faut bien l' avouer , que je vais vous quitter . Merci également à tous les membres du LBFA dirigé par le Pr Xavier LEVERVE pour l' ambiance sympathique qui régnait toujours le midi dans la cafétéria . Un merci tout particulier à Cindy TELLIER et Hervé DUBOUCHAUD pour leur prise en charge efficace de l' animalerie et le soin qu' ils ont apporté aux animaux qui ont contribué ' à leur manière ' à ce travail . Je voudrais remercier ensuite toute l' équipe du Dr Rémy SADOUL . Merci pour ce bout de chemin ( deux ans quand même ! ) fait à vos côtés au CHU de Grenoble et qui a été fort agréable ! Merci particulièrement à SAKINA et JEAN-MARC pour votre gentillesse , votre sagesse et votre présence discrète mais incontournable . Merci aussi pour les petites bouffes bien sympas faites ensemble . Un merci particulier également aux filles du CHU , même si nous n' avons pas fini l' aventure ensemble ! Merci pour ses superbes moments passés avec vous dans le ' bureau des filles ' ' desperate housewives ' à côté c' est de la rigolade ! ) . Merci aussi pour tous les ' apéritifs dinatoires ' chez les unes et les autres ! Merci ANNE-LAURE pour ce merveilleux moment de rêve qu' a été votre mariage à Thomas et toi . Merci FLAVIE pour ta gentillesse naturelle . Merci de m' avoir si gentiment et patiemment « trimballée » quand je me suis ' cassé ' le genou ! Merci pour les discussions que nous avons eues sur plein de choses de la vie . Je regrette beaucoup de ne pas avoir eu plus de temps pour mieux te connaître car je pense sincèrement que tu gagnes à être connue . Je vous souhaite à toutes les deux beaucoup de courage pour la fin de votre thèse . Mais je suis sûre que ce sera du super boulot ! Enfin , merci à toi YAEL , pour ton amitié tout simplement ; mais aussi pour ton soutien omni-présent surtout à la fin de la thèse . L' histoire ne s' arrête pas là pour nous puisque je viens te rejoindre à Paris , et c' est tant mieux ! Je voudrais ensuite remercier les membres de l' unité U679 ' Neurologie et Thérapeutique Expérimentale ' ( Hôpital de la Pitié Salpétrière , Paris ) qui m' ont si gentiment accueilli au sein de leur équipe de janvier à mai 2005 dans le cadre de la collaboration qu' entretenaient nos deux laboratoires . Merci au Dr Etienne HIRSCH de m' avoir accueillie au sein de son unité dans l' équipe dirigée par Jérôme YELNIK . Merci à Léon TREMBLAY d' avoir pris le temps de m' encadrer et de m' avoir fait confiance pendant ces quelques mois . J' ai énormément apprécié nos échanges scientifiques qui m' ont beaucoup apporté et j' ai beaucoup appris sur le singe grâce à toi . Merci pour ça . Merci aussi pour les moments plus détendus .... Merci ensuite à STEPHANIE bien entendu ! 5 mois , c' est court pour se connaître . Cependant , ce séjour n' aurait pas été aussi agréable et vivant sans ta présence ! Je te remercie d' avoir pris le temps de m' apprendre tout ce que tu savais sur le singe et de répondre à mes questions stupides , même quand je n' étais plus là physiquement . Merci pour toutes ces discussions sans fin et ces bonnes tranches de rigolade . Merci pour le petit ' truc ' des gants violets sans lequel je serai encore probablement en train de regarder Bolide dans les yeux ! Bref , merci d' être comme tu es et surtout ne change rien ! Je te souhaite beaucoup de courage pour la fin de ta thèse et pour les choix à faire par la suite aussi . Mais je sais que nous allons bientôt nous revoir puisque tu es aussi parisienne par procuration . Merci à Jean FEGER , Chantal FRANCOIS , Dominique TANDE , Nicolas WATTIEZ et Jérome YELNIK pour leur accueil si chaleureux et leurs conseils toujours avisés . Enfin merci à tous les singes mais plus particulièrement à BOLIDE de m' avoir acceptée en tant qu' expérimentatrice et de m' avoir fait toucher du doigt l' intérêt du travail avec le singe . Enfin je voudrais remercier Corinne MERCIER , Frank THOMAS et José OLIVARES de m' avoir fait confiance en me confiant des charges d' enseignement dans les modules qu' ils animent respectivement à l' UFR de Biologie de l' université Joseph Fourier de Grenoble . Ces expériences auront permis de me faire découvrir l' enseignement et sans aucun doute de susciter une vocation . Passons aux ami ( e ) s ! Pêle-mêle , je voudrais remercier Aurélie , Christelle , David , Florence , Karine , Laurent , Maëlle , Sabrina , Stéphanie E. et Stéphanie M. et Yohan . Merci à vous tous de m' avoir toujours soutenu et surtout d' avoir toujours cru en moi . Plus spécifiquement , merci à vous AURELIE et YOHAN pour votre optimisme naturel face à la vie et pour tous ces merveilleux moments passés ensemble à la fac et par la suite . La similitude de nos chemins nous permet de nous comprendre et m' apporte bien souvent un réconfort nécessaire ! CHRISTELLE , ça fait tellement longtemps qu' on se connaît , que je me demande encore comment nous avons pu prendre insensiblement les mêmes voies sans que je ne m' en rende compte plus tôt ! Merci pour tous ces moments à discuter de la vie à deux et du mariage ! merci surtout pour cette sérénité que tu dégages . Je t' attends toujours pour une via ferrata ! Merci DAVID pour ta gentillesse et tes bons gâteaux ! Je te souhaite de trouver ton bonheur , à Grenoble ou ailleurs ! Merci FLORENCE pour ton soutien constant et ta capacité à trouver toujours les mots justes . Nos vies sont si différentes ... mais notre amitié est toujours là . Je souhaite qu' il en soit ainsi longtemps encore . Merci KARINE d' avoir toujours été là pour moi dans les moments difficiles et de m' avoir offert la joie d' être le témoin privilégié de ton bonheur ! Mon séjour à Paris n' aurait jamais été aussi agréable sans ta présence . Garde toujours cette gentillesse et cette sagesse qui te caractérisent et que j' admire ! Merci LAURENT pour ta bonne humeur constante au cours de cette courte année que nous avons passé ensemble . Ton rire a illuminé le laboratoire au cours de cette période . La vie fait que nous nous croisons sans cesse .... peut-être nous retrouverons nous un jour ! MAELLE , le chemin parcouru a été long depuis le lycée , surtout pour toi ! Quelle réussite ! Merci pour ta modestie , ta sagesse , ton calme , ta joie de vivre et tous les bons moments que nous avons passés dans mon appartement ! SABRINA , merci d' avoir toujours voulu m' ouvrir les yeux , parfois avec dureté mais toujours avec amitié . Puisse la vie ne pas trop nous séparer . Et enfin STEPHANIE E. Je t' ai connu toute petite et te voilà devenue ' Madame ' . Nous avons grandi , mûri ou vieilli , c' est au choix ! Nos vies sont maintenant différentes , mais nous sommes restées si similaires par la pensée . On rencontre peu de gens comme toi dans une vie ... et j' aurai tellement de choses à te dire . Merci simplement de faire tout ce que tu peux , toi aussi , pour que notre amitié perdure ! Je voudrais ensuite remercier ma famille . D' abord , MARTINE , ma mère , pour m' avoir toujours laissé le choix de faire ce qui me plaisait même si pour toi ça n' était pas évident de voir où tout ça menait . Merci de m' avoir supportée jusqu'ici durant les périodes d' examens notamment , où j' excellais dans l' art d' être pénible ! mais aussi dans tous les autres moments où j' étais pénible sans raison ( juste parce que c' est moi ) . Merci à ma soeur , CELINE , pour m' avoir dit un jour que « c' était le destin » . Merci surtout , ainsi qu' à BRUCE , pour m' avoir offert la chance d' être deux fois ' tatie ' . Même si je sais que je suis une tatie par intermittence et parfois un peu loin des réalités de la vie infantile ! ESTEBAN et LORENZO sont pour moi deux petits rayons de soleil immuables , qui réchauffent , éblouissent et donnent parfois des insolations , mais qui toujours me ramènent à la réalité , parce que la science , c' est bien , mais les play-mobils , c' est mieux ! . Merci enfin à JULIEN , mon petit frère d' être tel qu' il est , et si différent ! Puisses -tu trouver ta voie . Et pour finir , Merci à toi FREDERIC . Merci pour ton amour naturellement , mais surtout merci d' avoir toujours été à mes côtés , d' avoir cru en moi , parfois plus que moi-même ! de m' avoir constamment soutenu , je dirais même de m' avoir souvent porté .... à bout de bras ..... Merci de faire tant d' efforts pour t' intéresser à toutes ces choses scientifiques qui sont loin de tes soucis quotidiens et qui ne sont pas toujours aisées à comprendre ! J' aurai tellement à te dire , mais ce serait trop long ! Merci simplement d' être toi . A tous ceux qui ont cru en moi ... ABREVIATIONS 1 AVANT PROPOS 4 INTRODUCTION 6 RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES 10 I. LA MALADIE DE PARKINSON 10 I.1 . Présentation générale 10 I.2 . Aspects cliniques 10 I.2.1 . Symptomatologie motrice 10 I.2.2 . Symptomatologie cognitive 12 I.3 . Anatomo-pathologie 12 I.3.1 . Perte neuronale 12 I.3.2 . Les corps de Lewy 14 I.4 . Etiologie de la maladie 15 I.4.1 . Facteurs de risque 15 I.4.2 . Facteurs génétiques 16 I.4.3 . Facteurs environnementaux 18 1.5 . Mécanismes de compensation dans la maladie de Parkinson 20 I.5.1 . Mécanismes de compensation rapide au niveau du système dopaminergique nigrostrié 20 I.5.2 . Mécanismes de compensation lents 22 I.5.3 . Compensation par bourgeonnement 23 I.5.4 . Mécanismes de compensation non dopaminergique 25 I.6 . Aspects thérapeutiques 26 I.6.1 . Traitements pharmacologiques 26 I. 6.1.1 . Les agents dopaminergiques 27 I. 6.1.2 . Les agents non dopaminergiques 29 I.6.2 . Les traitements chirurgicaux 30 I. 6.2.1 . Les thérapies lésionnelles 30 I. 6.2.2 . La stimulation cérébrale profonde 31 I.6.3 . Perspectives thérapeutiques 34 I. 6.3.1 . Les greffes de tissus embryonnaires 34 I. 6.3.2 . Les facteurs neurotrophiques 35 II . MODELES ANIMAUX DE LA MALADIE DE PARKINSON 36 II.1 . Le rat 6-OHDA 37 II.1.1 . Mécanismes d' action de la 6-OHDA 37 II.1.2 . Site d' injection de la 6-OHDA 38 II.1.3 . Mode de lésion : unilatérale versus bilatérale , totale versus partielle 39 II.1.4 . Aspects comportementaux des lésions à la 6-OHDA 39 II.2 . Le singe MPTP 40 II.2.1 . Mécanismes d' action du MPTP 40 II.2.2 . Protocoles d' intoxication au MPTP 41 II.2.3 . Déficits moteurs induits par un traitement MPTP 42 II.2.4 . Topographie de la perte dopaminergique 43 III . LE SYSTEME DES GANGLIONS DE LA BASE CHEZ LE RONGEUR ET LE PRIMATE 44 III .1 . Anatomie descriptive et connectivité 45 III .1.1 . Le Striatum 45 III . 1.1.1 . Les neurones striataux 47 III . 1.1.2 . Les afférences striatales 48 III . 1.1.3 . Les efférences striatales 50 III .1.2 . Le Globus Pallidus 51 III . 1.2.1 . Les neurones pallidaux 51 III . 1.2.2 . Les afférences pallidales 51 III . 1.2.3 . Les efférences pallidales 52 III . 1.2.3 . 1 . Les efférences du GPe ou GP 52 III . 1.2.3 . 2 . Les efférences du Gpi ou EP 53 III .1.3 . Le Noyau Subthalamique 53 III . 1.3.1 . Les neurones subthalamiques 54 III . 1.3.2 . Les afférences subthalamiques 55 III . 1.3.3 . Les efférences subthalamiques 57 III .1.4 . La Substance Noire 58 III . 1.4.1 . Les neurones nigraux 58 III . 1.4.2 . les afférences nigrales 59 III . 1.4.3 . Les efférences nigrales 60 III .2 . Organisation anatomo-fonctionnelle des ganglions de la base 60 III .2.1 . Le modèle classique 60 III .2.2 . Remise en cause du modèle classique 62 III . 2.2.1 . La remise en cause du concept de voie indirecte 62 III . 2.2.2 . Remise en question de l' hypoactivité du GPe / GP en situation parkinsonienne 63 III . 2.2.3 . Origine de l' hyperactivité du NST après dénervation dopaminergique 64 III .2.3 . Proposition de nouveaux schémas d' organisation anatomo-fonctionnelle des ganglions de la base 65 III .3 . NST et troubles du mouvement 65 III .3.1 . NST , hémiballisme et dyskinésies 65 III .3.2 . NST et MP 66 III .3.3 . NST et stimulation électrique à haute fréquence : un traitement de la MP 67 IV . NEUROTRANSMETTEURS ETUDIES 69 IV.1 . La dopamine 69 IV.1.1 . Le métabolisme de la dopamine 69 IV.1.2 . Les récepteurs dopaminergiques 71 IV.2 . Le glutamate 72 IV.2.1 . Le métabolisme du glutamate 72 IV.2.2 . Les récepteurs glutamatergiques 73 IV.2.3 . Les transporteurs du Glu 75 IV.3 . Le GABA 76 IV.3.1 . Le métabolisme du GABA 76 IV.3.2 . Les récepteurs GABAergiques 78 IV.4 . La sérotonine 79 IV.4.1 . Le métabolisme de la sérotonine 79 IV.4.2 . Les récepteurs sérotoninergiques 80 PARTIE I : MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES AU SEIN DES GANGLIONS DE LA BASE ET COMPORTEMENTS MOTEURS ASSOCIES LORS D' UNE SHF DU NST CHEZ LE RAT HEMIPARKINSONIEN MATERIELS ET METHODES 82 I. ANIMAUX 82 II . CHIRURGIE 82 II.1 . Principe de la chirurgie stéréotaxique 82 II.2 . Lésion unilatérale totale de la Substance Noire pars compacta ( SNc ) 82 II.3 . Implantation de l' électrode de stimulation , du guide canule de la sonde de microdialyse et des canules d' injection d' agents pharmacologiques 84 III . STIMULATION HAUTE FREQUENCE DU NOYAU SUBTHALAMIQUE 86 III .1 . Matériel et connection électrique 86 III .2 . Choix de l' électrode de stimulation 87 III .3 . Paramètres de stimulation chez le rat éveillé 87 III .3.1 . Etude des comportements moteurs induits par la stimulation électrique du NST en fonction des paramètres utilisés 87 III .3.2 . Paramètres utilisés au cours des expériences de dialyse ou de microinjections intranigrales d' agents pharmacologiques 88 IV . MICRODIALYSE INTRACEREBRALE CHEZ LE RAT EVEILLE 89 IV.1 . Principe de la microdialyse 89 IV.2 . Les sondes de microdialyse 90 IV.2.1 . Fabrication des sondes 90 IV.2.2 . Spécificité rat 90 IV.2.3 . Rendement des sondes in vitro 91 IV.3 . Protocole de dialyse 91 IV.3.1 . Importance et choix des paramètres de dialyse 91 IV.3.2 . Déroulement de la dialyse 92 IV.4 . Dosage des neurotransmetteurs étudiés par Chromatographie Liquide à Haute Performance ( CLHP ) 93 IV.4.1 . Matériel nécessaire à la technique de CLHP 94 IV.4.2 . Dosage des acides aminés 95 IV . 4.2.1 . Principe de détection 95 IV . 4.2.2 . Matériel 95 IV . 4.2.3 . Paramètres analytiques appliqués 96 IV.4.3 . Validation de la technique analytique 97 V. INJECTIONS INTRANIGRALES D' AGENTS PHARMACOLOGIQUES CHEZ LE RAT EVEILLE LIBRE DE SES MOUVEMENTS 98 V.1 . Substances pharmacologiques injectées 98 V.2 . Injections pharmacologiques et études comportementales réalisées 98 V.3 . Evaluation qualitative et quantitative du comportement moteur induit par les injections pharmacologiques pratiquées 100 VI . CONTROLES HISTOLOGIQUES 100 VI.1 . Evaluation de l' étendue de la lésion dopaminergique 100 VI.2 . Protocole d' immunohistochimie de la Tyrosine Hydroxylase ( TH ) 101 VI.3 . Localisation de l' électrode de stimulation , de la sonde de dialyse ou des canules d' injection d' agents pharmacologiques 102 VII . ANALYSE DES DONNEES EXPERIMENTALES 103 VII .1 . Estimation des surfaces nigrales et striatales affectées par la lésion dopaminergique 103 VII .2 . Analyse statistique des données neurochimiques et comportementales 104 PARTIE EXPERIMENTALE 105 I. VERIFICATIONS PRELIMINAIRES 105 I.1 . Stabilité des taux d' acides aminés dans nos conditions expérimentales 105 I.2 . Rendement de sondes in vitro 106 I.3 . Contrôles histologiques 106 I.3.1 . Evaluation de la dénervation dopaminergique 106 I.3.2 . Localisation de l' électrode de stimulation , de la sonde de dialyse ou des canules d' injection 107 II . MISE AU POINT DES CONDITIONS DE STIMULATION ELECTRIQUE DU NST CHEZ LE RAT EVEILLE , LIBRE DE SES MOUVEMENTS . 107 II.1 . Choix de la nature de l' électrode et de la modalité de stimulation , monopolaire ou bi-polaire 108 II.2 . Etude de l' effet induit par les variations des paramètres de stimulation sur le comportement moteur du rat sain et hémiparkinsonien éveillé libre de ses mouvements 110 II.2.1 . Effets de la variation de l' intensité de stimulation 110 II.2.2 . Effets de la variation de la fréquence ou de la largeur d' impulsion de stimulation 111 II.2.3 . Importance de la polarité de l' électrode implantée dans le NST chez le rat éveillé 112 III . EFFETS DE LA STIMULATION HAUTE FREQUENCE DU NOYAU SUBTHALAMIQUE SUR LES TAUX DE GLUTAMATE ET DE GABA AU SEIN DE LA SNr CHEZ LE RAT EVEILLE , SAIN ET HEMIPARKINSONIEN , LIBRE DE SES MOUVEMENTS 113 III .1 . Effets d' une SHF du NST appliquée à une intensité dyskinésiante 113 III .1.1 . Chez le rat sain 113 III .1.2 . Chez le rat 6-OHDA 114 III .2 . Effets d' une SHF du NST appliquée à une intensité non dyskinésiante 115 III .2.1 . Chez le rat sain 115 III .2.2 . Chez le rat 6-OHDA 115 IV . ETUDE DE L' IMPLICATION DES SYSTEMES GLUTAMATERGIQUES ET GABAERGIQUES DANS L' APPARITION DE DYSKINESIES INDUITES PAR LA STIMULATION HAUTE FREQUENCE DU NST CHEZ LE RAT EVEILLE , SAIN ET HEMIPARKINSONIEN , LIBRE DE SES MOUVEMENTS 116 IV.1 . Effets comportementaux induits uniquement par des injections au sein de la SNr d' acide kynurénique , de NMDA + AMPA et de muscimol . 116 IV.2 . Effet de l' injection bilatérale d' acide kynurénique sur les dyskinésies de la patte avant induites par SHF du NST 117 IV.3 . Effet de l' injection bilatérale de NMDA et d' AMPA sur les dyskinésies de la patte avant induites par SHF du NST 118 IV.4 . Effet de l' injection bilatérale de muscimol sur les dyskinésies de la patte avant induites par SHF du NST 118 DISCUSSION GENERALE 119 I. ETUDE DES CONDITIONS DE STIMULATION ELECTRIQUE DU NST CHEZ LE RAT EVEILLE , SAIN OU HEMIPARKINSONIEN , LIBRE DE SES MOUVEMENST 119 I.1 . Electrode de stimulation : monopolaire , bipolaire , platine ou tungstène ? 119 I.2 . Variation des paramètres de stimulation 120 II . ETUDE DES VARIATIONS DES TAUX DE GLUTAMATE ET DE GABA MESURES AU SEIN DE LA SNR LORS DE LA STIMULATION HAUTE FREQUENCE DU NOYAU SUBTHALAMIQUE INDUISANT OU NON DES DYSKINESIES DE LA PATTE AVANT 124 II.1 . Remarques préliminaires concernant l' origine du Glu et du GABA détectés par microdialyse intracérébrale 124 II.2 . Comparaison des taux de base de Glu et de GABA entre le rat sain et le rat hemiparkinsonien 126 II.3 . Effet de l' intensité de stimulation sur les modifications des taux de Glu et de GABA au sein de la SNr 129 II.3.1 . Modifications neurochimiques induites par une intensité dyskinésiante 130 II.3.2 . Modifications neurochimiques induites par une intensité non dyskinésiante 132 III . MISE EN EVIDENCE DE L' IMPLICATION DES SYSTEMES GLUTAMATERGIQUES DANS L' APPARITION DES DYSKINESIES DE LA PATTE AVANT CONTRALATERALE SOUS L' EFFET DE LA STIMULATION HAUTE FREQUENCE DU NST 136 PARTIE II : MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES AU SEIN DES GANGLIONS DE LA BASE ET COMPORTEMENTS MOTEURS ASSOCIES LORS DE LA MISE EN PLACE DE LA DENERVATION DOPAMINERGIQUE CHEZ LE SINGE MATERIELS ET METHODES 141 I. ANIMAUX 141 II . MISE EN PLACE DE LA SYMPTOMATOLOGIE PARKINSONIENNE ET EVALUATION MOTRICE 141 II.1 . Préparation et injection intramusculaire du MPTP 141 II.2 . Intoxication progressive au MPTP 142 II.3 . Evaluation des déficits moteurs 142 II.3.1 . Critères en cage 143 II.3.2 . Critères en chaise 143 II.3.3 . Critères mixte 144 III . IMPLANTATION STEREOTAXIQUE DE LA CHAMBRE D' ENREGISTREMENT NECESSAIRE AUX DIALYSES REPETEES 144 III .1 . Anesthésie et contrôle des fonctions vitales 145 III .2 . Contention et ventriculographie 146 III .3 . Positionnement et fixation de la chambre 147 III .4 . Contrôle de la douleur et prévention du risque infectieux : suivi opératoire et post-opératoire 148 III .5 . Nettoyage de la chambre d' enregistrement 148 IV . MICRODIALYSE INTRACEREBRALE CHEZ LE SINGE EVEILLE 149 IV.1 . Les sondes de microdialyse 149 IV.2 . Déroulement de la dialyse 150 IV.3 . Dosage des neurotransmetteurs cérébraux par Chromatographie Liquide à Haute Performance ( CLHP ) : dosage des catécholamines 151 IV.3.1 . Principe de la détection 152 IV.3.2 . Matériel 153 IV.3.3 . Paramètres analytiques appliqués 153 IV.3.4 . Validation de la technique analytique 154 V. CONTROLES HISTOLOGIQUES : LOCALISATION DES SONDES DE DIALYSE 154 VI . ANALYSE DES DONNEES EXPERIMENTALES 154 VI.1 . Estimation des surfaces nigrale et striatale affectées pas la lésion dopaminergique 154 VI.2 . Analyse statistique des données neurochimiques 155 PARTIE EXPERIMENTALE 157 I. VERIFICATIONS PRELIMINAIRES 162 I.1 . Vérification de la stabilité des taux de neurotransmetteurs dans les conditions expérimentales utilisées 157 I.2 . Rendement de sondes in vitro 157 I.3 . Contrôles histologiques 158 I.3.1 . Evaluation de la dénervation dopaminergique 158 I.3.2 . Localisation des sondes de dialyse 159 I.3.3 . Etude de la variabilité intra-individuelle des concentrations de neurotransmetteurs au cours des dialyses 160 I.3.4 . Etude de l' influence des dialyses répétées sur les taux de neurotransmetteurs étudiés 161 II . MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES ET SYMPTOMES MOTEURS ASSOCIES LORS DE LA MISE EN PLACE D' UNE DENERVATION DOPAMINERGIQUE CHEZ LE SINGE INTOXIQUE AU MPTP 162 II.1 . Evaluation motrice 162 II.1.1 . Symptômes développés 163 II.1.2 . Récupération des fonctions motrices 163 II.2 . Taux de base des neurotransmetteurs étudiés 164 II.3 . Variations des concentrations des neurotransmetteurs au niveau du striatum sensorimoteur et limbique , en fonction de l' état symptomatique étudié 165 II.3.1 . Variations des taux de dopamine 165 II.3.2 . Variations des taux de DOPAC 167 II.3.3 . Variations des taux d' HVA 168 II.3.4 . Variations des rapports DOPAC / DA et HVA / DA 168 II.3.5 . Variations des taux de sérotonine 169 II.3.6 . Variations des taux de 5HIAA 170 II.3.7 . Variations du rapport 5HIAA / 5HT 171 II.3.8 . Variations des taux de GABA et de Glutamate 172 DISCUSSION GENERALE 174 I. CHOIX DU MODELE DE SINGE INTOXIQUE AU MPTP ET DE L' APPROCHE BIOCHIMIQUE PAR MICRODIALYSE 174 I.1 . Le modèle de singe vert intoxiqué progressivement au MPTP 174 I.2 . Approche biochimique par microdialyse intracérébrale répétée 175 II . MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES ASSOCIEES A L' ETAT PARKINSONIEN 178 II.1 . Dopamine , DOPAC et HVA 178 II.2 . Glutamate et GABA 180 II.3 . Sérotonine et 5HIAA 182 III . MODIFICATIONS NEUROCHIMIQUES ASSOCIEES A LA RECUPERATION FONCTIONNELLE 183 III .1 . Dopamine , DOPAC et HVA 183 III .2 . Glutamate et GABA 186 III .3 . Sérotonine et 5HIAA 187 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 190 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 194 ABREVIATIONS Ac : Anticorps AK : Acide Kynurénique AMPA : Acide Alpha-Amino- 3 -Hydroxy- 5 -Methyl- 4 -Isoxazolepropionique AMS : Aire Motrice Supplémentaire ATV : Aire Tegmentale Ventrale BDNF : Brain Derivated Neurotrophic Factor BHE : Barrière Hémato-Encéphalique CA : Commissure Antérieure CACA : Acide Cis- 4 -AminoCrotonique CLHP : Chromatographie Liquide Haute Performance CM : Complexe Centro-Médian du thalamus CN : Cyanide CoI : Cytochrome Oxydase I COMT : Catéchol-O-Méthyl-Transferase CP : Commissure Postérieure d : Largeur d' impulsion en micro-secondes ( & 239;& 130;& 181;s ) DA : 3 - 4 dihydroxyphenylethylamine , dopamine DAB : Di-Amino-Benzidine DAT : Transporteur membranaire de la Dopamine De : Diamètre externe Di : Diamètre Interne DO : Densité Optique DOPAC : Acide 3 , 4 Dihydroxyphenylacetique EAAT : Transporteurs de haute affinité du Glutamate EP : Noyau Entopédonculaire F : Fréquence en hertz ( Hz ) FGF : Fibrillary Growth Factor G : Glutaminase GABA : Acide Gamma-Amino-Butirique GABA-T : GABA Transaminase GAD : Acide Glutamique Décarboxylase GB : Ganglions de la Base GC : Guide Canule GDNF : Glial cell line-Derivated Neurotrophic Factor Glu : Glutamate GPe : Globus Pallidus Externe Gpi : Antisérum primaire de chèvre GPi : Globus Pallidus Interne GS : Glutamine Synthétase Hcl : Acide Chloridrique 5-HIAA : Acide 5 -Hydroxy-Indol-Acétique H2O2 : Peroxyde d' Hydrogène HRP : ' Horseradish ' Peroxydase 5-HT : Sérotonine HVA : Acide 4 -Hydroxy- 3 -Méthoxyphenylacetique I : Intensité en micro-ampères ( & 239;& 130;& 181;A ) IRM : Imagerie par Résonance Magnétique LCR : Liquide Céphalo-Rachidien L-DOPA : Levo-DOPA MAO : Mono-Amine Oxydase MFB : Faisceau médian du télencéphale basal MP : Maladie de Parkinson MPDP + : 1 -Methyl- 4 -Phenyl- 1 , 2 -Dihydropyridinium MPTP : 1 -Methyl- 4 -Phenyl- 1 , 2 , 3 , 6 -Tetrahydropyridine MPP + : 1 -Methyl- 4 -Phenylpyridine 3-MT : 3 -MéthoxyTyramine N2 : Di-Azote NaCl : Chlorure de Sodium NDA : Naphtalène- 2 , 3 -DicarboxAldehyde NGF : Nerth Growth Factor NMDA : Acide N-Methyl-D-Aspartique NPP : Noyau Pédonculo-Pontin NST : Noyau Subthalamique O2 : Di-Oxygène 6-OHDA : 6 Hydroxy-Dopamine 3-OMD : 3-O -MethylDopa PF : Noyau Parafasciculaire du thalamus PFA : Paraformaldéhyde PKC : Protéine Kinase C PPE-A : Pré-Proenképhaline A SEM : Erreur Standard Moyenne SHF : Stimulation Haute Fréquence SNc : Substance Noire pars compacta SNr : Substance Noire pars réticulata TBS : Tampon Tris Hcl 0 , 1M TBST : TB + Triton 0 , 3 % TEP : Tomographie par Emissions de Positons TH : Tyrosine Hydroxylase TPMPA : 1 , 2 , 5 , 6 -Tetrahydropyridine- 4- yl TTX : Tétrodotoxine UCH-L1 : Ubiquitine Carboxy-terminal Hydrolase-L1 UPDRS : Unified Parkinson's Disease Rating Scale Vim : Noyau intermédiolatéral du Thalamus VGLUT : Transporteur Vésiculaire du Glutamate VMAT : Transporteur Vésiculaire de la Dopamine AVANT PROPOS Les résultats issus du travail de cette thèse ont fait ou feront l' objet des publications suivantes : 1 . Boulet S. , Lacombe E. , Carcenac C. , Sgambato-Faure V. , Feuerstein C. , Poupard A. & Savasta M. ( 2006 ) Subthalamic Stimulation-Induced Forelimb Dyskinesias are linked to an Increase in Glutamate Levels in the Subtantia Nigra Pars Reticulata . J Neurosci 26 : 10768 - 10776 . 2 . Boulet S. , Mounayar S. , Bertrand A. , Poupard A. , Jan C. , Pessiglione M. , Hirsch E . C . , François C. , Féger J. , Savasta M & Tremblay L. ( 2006 ) Compensatory mechanisms on MPTP-treated monkeys with recovery of parkinsonian motor symptoms : II . Biochemical approach by microdialysis microdialysis . En preparation . 3 . Mounayar S. , Boulet S. , Tandé D. , Pessiglione M. , Jan C. , Hirsch E . C . , Féger J. , Savasta M. , François C. & Tremblay L. ( 2006 ) Compensatory mechanisms on MPTP treated monkeys with recovery of parkinsonian motor symptoms : I. behavioral and immunohistochemical approaches . En preparation . Autres publications auxquelles j' ai participé 4 . Carcenac C. , Lacombe E. , Boulet S. , Feuerstein C. & Savasta M. ( 2006 ) Differential effects of high frequency stimulation of the subthalamic nucleus on D1 and D2 receptors densities within Basal Ganglia nuclei in intact and 6 -OHDA-lesioned anesthetized rats . En préparation 5 . Lacombe E. , Carcenac C. , Boulet S. , Bertrand A. , Poupard A. , Feuerstein C. & Savasta M. ( 2006 ) High frequency stimulation of the subthalamic nucleus potentialises the dopamine increase induced by an acute L-Dopa treatment during asymptomatic phase of Parkinson's disease . En préparation 4 Publication dans des revues de ' vulgarisation scientifique ' 6 . Boulet S. , Lacombe E. & Savasta M. ( 2006 ) La maladie de Parkinson : mécanismes physiopathologiques- traitements . Mouvements 1 : 22 & 226;& 128;& 147; 34 ( revue du club des ganglions de la base ) . INTRODUCTION La Maladie de Parkinson ( MP ) touche près de 100.000 personnes en France et 1 personne sur 1000 ( 1 sur 100 après 65 ans ) en moyenne en Europe . Elle représente ainsi la maladie neurodégénérative la plus répandue après la maladie d' Alzheimer . Elle se caractérise , sur le plan clinique , par une triade de symptômes moteurs associant une akinésie , une rigidité , et un tremblement de repos ( Obeso et al. , 2002 , 20004 ) , et sur le plan anatomo-pathologique , par une destruction progressive des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta ( SNc ) ( Ehringer et Hornykiewicz , 1960 ; Agid , 1991 ) . Cependant , d' autres systèmes neuronaux non dopaminergiques ( sérotoninergique , noradrenergique , cholinergique ) sont également affectés . L' expression clinique de la maladie n' apparaît toutefois que lorsque la perte neuronale au niveau de la SNc devient supérieure à 60 - 70 % ce qui suggère , lors de la phase pré-symptomatique , l' existence de mécanismes de compensation permettant de palier à ce déficit dopaminergique . La voie dopaminergique nigrostriée appartient à un réseau neuronal reliant tout un ensemble de structures sous-corticales , que l' on appelle les ganglions de la base , et qui jouent un rôle essentiel dans l' organisation et le contrôle de l' activité motrice mais aussi dans différentes formes d' apprentissage . Le striatum est relié aux structures de sortie des ganglions de la base , le pallidum interne ( GPi ) et la substance noire pars reticulata ( SNr ) , par une voie directe et une voie indirecte , impliquant successivement le pallidum externe ( GPe ) et ventral et le noyau subthalamique ( NST ) . De nos jours , le NST est également considéré comme une structure d' entrée de ce système puisqu' il reçoit des afférences corticales directes issues du cortex moteur et pré-moteur ainsi que du cortex pre-frontal . Il a été montré que la mise en jeu de la voie directe , par son action inhibitrice sur les structures GABAergiques de sortie des ganglions de la base , lève l' inhibition tonique qu' elle exerce sur les réseaux pré-moteurs du thalamus . Ce processus de désinhibition est considéré comme central dans la physiologie des ganglions de la base et participerait à l' initiation du mouvement ( Deniau et al. , 1978 ; Mink , 1996 ) . La mise en jeu de la voie trans-subthalamique , exerçant un effet opposé , excitateur , sur les structures de sortie , contrôlerait ce processus de désinhibition et participerait au contrôle de l' amplitude du mouvement et de l' inhibition des programmes moteurs inappropriés . L' ensemble des structures des ganglions de la base est sous le contrôle du système dopaminergique issu de la SNc dont la dégénérescence est à l' origine des symptômes moteurs de la MP . Jusqu'à une période récente , le seul traitement efficace de la MP consistait à restituer les taux de dopamine par administration de L-DOPA ( DOPA thérapie ) . Toutefois , l' efficacité de ce traitement tend à s' atténuer au cours de l' évolution de la maladie et entraîne chez certains patients l' apparition de mouvements anormaux involontaires appelés dyskinésies . Plus récemment , les études réalisées dans les modèles animaux de la MP ont mis en évidence une hyperactivité des neurones du NST et des structures de sortie des ganglions de la base , et ont ouvert la voie à une nouvelle approche thérapeutique de cette maladie par la stimulation haute fréquence ( SHF ) du NST . Cette SHF du NST , mise au point par l' équipe du Pr BIOULAC à Bordeaux chez le singe traité au MPTP ( Benazzouz et al. , 1993 ) , a été par la suite appliquée chez l' homme à Grenoble par les professeurs BENABID et POLLAK ( Limousin et al. , 1995 ) . Les résultats obtenus sont tout à fait spectaculaires car ce traitement chirurgical permet d' abolir les principaux symptômes moteurs de la maladie , mais aussi les dyskinésies tardives induites par la L-DOPA ( Limousin et al. , 1995 ; 1998 ; Krack et al. , 2003 ) . Cependant , les mécanismes in fine de l' efficacité thérapeutique de la SHF du NST sont mal connus et suscitent de nombreuses discussions dans la littérature internationale ( Benabid et al. , 2002 ; Dostrovsky et Lozano , 2002 ; Vitek , 2002 ; McIntyre et al. , 2004 a , b ) L' unité INSERM 704 ' Dynamique des Réseaux Neuronaux ' , dirigée par Marc SAVASTA dans laquelle j' ai effectué mon doctorat , s' intéresse depuis de nombreuses années à la physiopathologie de la MP et plus récemment aux mécanismes de la SHF du NST qui sous tendent son efficacité clinique . La compréhension de ces mécanismes représente un défi important sur le plan physiopathologique et thérapeutique . En effet , ce traitement chirurgical soulève des questions fondamentales qui impliquent la compréhension des interactions des réseaux de neurones appartenant aux différentes voies des ganglions de la base , à la fois dans une situation normale mais aussi pathologique . L' une des principales questions vise à tenter d' élucider l' impact de la SHF du NST sur l' activité des neurones du NST eux-mêmes mais aussi de ses cibles directes et/ou indirectes au sein des ganglions de la base et du cortex . L' équipe de Marc SAVASTA a développé , depuis quelques années , un certain nombre d' outils techniques permettant d' étudier sur le plan neurochimique l' impact de cette SHF du NST au sein de ses cibles directes ou indirectes . Ces techniques , basées principalement sur la microdialyse intracérébrale couplée aux techniques analytiques de Chromatographie Liquide à Haute Performance ( CLHP ) , ont permis d' obtenir de nombreux résultats chez le rat sain et hémiparkinsonien et de suggérer quelques hypothèses de travail concernant ces mécanismes . Ainsi , il a pu être montré chez le rat sain anesthésié , que la SHF du NST augmentait les contenus extracellulaires en glutamate ( Glu ) dans le GPe et la SNr et ceux du GABA seulement dans la SNr . Ces données neurochimiques ont permis de suggérer alors que la SHF du NST n' était pas uniquement le résultat d' un phénomène local au sein du NST mais impliquait des mécanismes complexes ' inhibiteurs ' et ' excitateurs ' au sein des structures de sortie des ganglions de la base , par la mise en jeu de fibres excitatrices et inhibitrices . L' hypothèse principalement avancée au laboratoire était que le GABA pouvait exercer un rôle prédominant au sein de la SNr vis-à-vis du Glu , et induire ainsi une inhibition résultante au niveau des voies de sortie pouvant expliquer son effet thérapeutique ( Windels et al. , 2000 ; Savasta et al. , 2002 ) . Les résultats neurochimiques obtenus par la suite chez le rat hémiparkinsonien , toujours en condition anesthésiée , ont confirmé cette hypothèse et révélé que le GABA mesuré dans la SNr avait une origine principalement pallidale ( Windels et al. , 2005 ) . Par ailleurs , des études réalisées au laboratoire au niveau du striatum , concernant les variations des contenus en dopamine , Glu et GABA , ont permis de montrer que l' impact de la SHF du NST pouvait affecter à distance d' autres structures des ganglions de la base ( Bruet et al. , 2001 , 2003 ) , et que la compréhension des mécanismes sous-tendant la récupération fonctionnelle observée , devait prendre en compte l' ensemble des interactions intervenant au sein des circuits des ganglions de la base . C' est donc dans ce contexte que s' est inscrite la première partie de mon projet de thèse qui a eu pour objectif de mettre en place , sur le plan technologique , les outils de la SHF du NST couplés à la microdialyse chez le rat éveillé libre de ses mouvements . L' objectif recherché était d' étudier les modifications neurochimiques induites par la SHF du NST dans des conditions aussi proches que possible de celles utilisées chez le patient parkinsonien . La deuxième partie de mon travail doctoral m' a permis d' appliquer ces outils de microdialyse intracérébrale , non plus chez le rat , mais chez le singe éveillé . La problématique abordée , toujours reliée à la physiopathologie de la MP , ne s' est plus intéressée aux mécanismes de la SHF du NST mais plus spécifiquement aux processus de récupération et/ou compensation intervenant après intoxication au MPTP . En effet , comme nous l' avons évoqué plus haut , les symptômes moteurs de la MP n' apparaissent que lorsque plus de 60 - 70 % des neurones dopaminergiques de la SNc ont dégénéré . Cette phase pré-symptomatique de la maladie , au cours de laquelle les processus dégénératifs sont présents mais n' induisent pas de conséquences fonctionnelles au niveau moteur , laisse supposer l' existence de mécanismes de plasticité / adaptation fonctionnelle capables de compenser la perte de dopamine et de retarder l' apparition des symptômes moteurs . Cette étude chez le singe a été menée dans le cadre d' une collaboration réalisée avec le Dr Léon TREMBLAY du laboratoire de ' Neurologie et Thérapeutique Expérimentale ' , Unité INSERM 679 , dirigée par le Dr Etienne HIRSCH et situé à l' Hôpital de la Pitié Salpétrière à Paris . L' équipe de Léon TREMBLAY a mis au point un modèle de singe vert intoxiqué progressivement au MPTP qui développe l' ensemble des symptômes moteurs de la MP ( y compris le tremblement de repos ) et qui présente l' avantage de récupérer toutes les fonctions motrices après l' arrêt du traitement ; et ceci malgré une très forte perte des neurones dopaminergiques de la SNc et de l' innervation dopaminergique correspondante ( Jan et al. , 2003 ) . L' objectif expérimental fixé a donc été d' étudier les modifications neurochimiques intervenant dans deux territoires du striatum ( l' un associé au système limbique , l' autre associé au système sensorimoteur ) dans une situation normale , après intoxication au MPTP et au cours de la récupération motrice . Les résultats escomptés devraient clarifier les bases neurochimiques qui sous-tendent les mécanismes de récupération et qui pourraient s' assimiler aux mécanismes de compensation intervenant dans la phase asymptomatique de la MP . Le plan que nous avons suivi pour la présentation de ce manuscrit est le suivant . Après avoir rappelé dans un premier chapitre ' Rappels Bibliographiques ' , un certain nombre de données de la littérature , concernant le rat et le singe , qui a été le support de mon travail doctoral , deux parties expérimentales seront exposées : - La première , concerne notre étude relative aux modifications neurochimiques induites par la SHF du NST chez le rat éveillé et aux comportements dyskinétiques associés , notamment ceux de la patte avant contralatérale . Les résultats seront présentés et discutés dans leur ensemble . - La deuxième , concerne nos études neurochimiques conduites chez le singe MPTP . Nous présenterons toutes les corrélations que nous avons pu faire entre les comportements moteurs étudiés et les modifications neurochimiques détectées selon le stade de dégénérescence et/ou de récupération étudiée . Là encore les résultats obtenus seront discutés dans leur ensemble . Enfin , un dernier chapitre de ' conclusions et perspectives ' clôturera ce manuscrit . RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES I. LA MALADIE DE PARKINSON I.1 . Présentation générale Initialement décrite en 1817 par James Parkinson , la maladie de Parkinson ( MP ) représente l' affection neurodégénérative la plus répandue , après la maladie d' Alzheimer . Elle débute en moyenne entre 55 et 65 ans et touche environ 0 , 2 % de la population générale . En raison du vieillissement démographique , cette prévalence tend à augmenter , ce qui conduit à considérer la MP comme un problème de santé public qui ne va pas cesser de s' accroître . La MP est caractérisée par une dégénérescence bilatérale de la voie dopaminergique nigro-striée . La symptomatologie extrapyramidale caractéristique de cette maladie traduit l' atteinte du système des ganglions de la base qui joue un rôle majeur dans l' élaboration et le contrôle de la motricité ( Fig 1 ) . Actuellement , il n' existe aucun traitement curatif de la MP . En effet , si des traitements pharmacologiques ( administration de L-DOPA par exemple ) et neurochirurgicaux ( stimulation cérébrale profonde ) efficaces existent , ceux -ci n' arrêtent pas le processus de dégénérescence neuronale à l' origine de la maladie . Figure 1 - Position caractéristique d' un malade parkinsonien ( essay on the shaking palsy , J. Parkinson , 1817 ) . I.2 . Aspects cliniques I.2.1 . Symptomatologie motrice La MP idiopathique se caractérise par une triade de symptômes moteurs invalidants , la rigidité , l' akinésie et le tremblement de repos ( d' où le nom de « shaking palsy » , la paralysie agitante donnée par James Parkinson , Fig 1 ) , qui apparaissent lorsque plus de 60 - 70 % des neurones dopaminergiques de la substance noire compacte ( SNc ) ont dégénéré . Le développement asymétrique de ces symptômes moteurs , notamment au début de la maladie , reflète la dégénération asymétrique des neurones dopaminergiques de la SNc ( Kempster et al. , 1989 ) . La rigidité , qui représente parfois la première manifestation clinique de la maladie , est définie comme une résistance aux mouvements passifs . Celle -ci peut varier par à coups , c' est le phénomène de « roue dentée » . L' akinésie se traduit par une difficulté à initier le mouvement et une perte des mouvements automatiques ( balancement des bras à la marche par exemple ) . Le tremblement , qui touche surtout la partie distale des membres supérieurs , se manifeste essentiellement au repos et diminue au cours des mouvements volontaires . En plus de cette triade caractéristique , les malades parkinsoniens peuvent présenter d' autres symptômes moteurs qui altèrent fortement leur qualité de vie ( voir tableau 1 ci-dessous ) . Tableau 1 : Principaux symptômes moteurs de la MP ( état symptomatique ) Parmi ceux -ci , la modification posturale , assez typique , se caractérise par une position de la tête et du tronc penchés en avant , les épaules en antéposition et les bras collés au corps . Enfin , il faut savoir que les symptômes de la MP ne se limitent pas à des troubles d' ordre moteur . En effet , la dégénérescence des systèmes noradrénergique , sérotoninergique et cholinergique observées dans les stades avancés de la maladie , donne naissance à des atteintes ' non-motrices ' dont les principales sont résumées dans le tableau 2 . Tableau 2 : Principaux symptômes ' non-moteurs ' de la MP ( état symptomatique ) . I.2.2 . Symptomatologie cognitive Les troubles cognitifs observés chez les patients parkinsoniens touchent essentiellement les fonctions visuo-spatiale , exécutive et mnésique ( Wolters et . Francot , 1998 ; Bodis-Wollner , 2003 ) . Ces troubles sont dus au dysfonctionnement des ganglions de la base qui ne sont pas uniquement impliqués dans des circuits moteurs , mais également associatifs et limbiques . Ces désordres cognitifs peuvent rester discrets ou évoluer vers la démence qui tend à augmenter avec l' âge ( 65 % des patients de plus de 85 ans en seraient atteints ) . La moitié des patients parkinsoniens est aussi atteinte de dépression ( Cummings , 1992 ) . Cependant , le diagnostic de cet état est délicat car il peut être camouflé par d' autres manifestations telles que le ralentissement psychomoteur , l' insomnie ou les troubles du sommeil qui sont également des symptômes de la MP . I.3 . Anatomo-pathologie La MP est diagnostiquée chez les patients , de leur vivant , sur des critères cliniques . Cependant , le diagnostic définitif , post-mortem , est attesté par l' observation d' une perte des neurones dopaminergiques du système nigro-strié et la présence d' inclusions protéinaires cytoplasmiques appelées corps de Lewy . Les corps cellulaires des neurones dopaminergiques du système nigro-strié sont riches en mélanine ( un pigment brun foncé / noir ) . Leur dégénérescence conduit donc à la dépigmentation de la substance noire compacte ( SNc ) . I.3.1 . Perte neuronale La dégénérescence des neurones dopaminergiques du mésencéphale est la caractéristique majeure de la MP . Les neurones du mésencéphale représentent une population hétérogène , ce qui peut expliquer une variation de sensibilité de ces différentes cellules aux phénomènes dégénératifs . La perte des neurones dopaminergiques prédomine dans la SNc où elle atteint jusqu'à 80 % et touche plus spécifiquement les parties caudale et ventro-latérale de cette structure ( Fearnley et Lees , 1991 ) . Au niveau de l' aire tegmentale ventrale ( ATV ) partie adjacente à la SNc , la perte en dopamine est plus modérée ( 40 à 50 % ) ( Fig 2 ) . Enfin , les neurones dopaminergiques de la région périaqueducale ( Hirsch et al. , 1988 ) , de l' hypothalamus ( Matzuk et Saper , 1985 ) et ceux se projettant vers la moelle ( Scatton et al. , 1986 ) ne semblent pas affectés . La perte des neurones dopaminergiques de la SNc est également observée au cours du vieillissement normal où le taux de perte peut globalement être évalué à 5 % par décennie . Cependant , dans ce cas , c' est la partie dorso-médiane de la SNc qui est affectée ( Fearnley and Lees , 1991 ) . Les neurones dopaminergiques du mésencéphale innervent , à l' état normal , de nombreuses structures cérébrales dont les ganglions de la base et le cortex cérébral . Le striatum est la structure cérébrale possédant l' innervation dopaminergique la plus dense et où la perte en dopamine est de ce fait la plus marquée dans la MP . Toutefois , la dénervation dopaminergique y est hétérogène . En effet , la perte en dopamine est plus massive dans le putamen ( jusqu'à 95 % ) , avec une atteinte privilégiée des parties postérieure et dorsale ( Kish et al. , 1988 ) , que dans le noyau caudé ( 80 % de perte ) où c' est essentiellement la partie antéro-dorsale qui est touchée ( Kish et al. , 1988 ) . Enfin , le ' striatum ventral ' , qui comprend le noyau accumbens et les parties ventrales du putamen et du noyau caudé antérieur , est relativement préservé ( Kish et al. , 1988 ) . Figure 2 : Coupe de tronc cérébral chez un patient contrôle ( A ) et un patient parkinsonien ( B ) montrant la dépigmentation caractéristique de la SNc , reflet de la perte des neurones dopaminergiques dans la maladie de Parkinson . Il existe également d' autres régions cérébrales affectées par cette dénervation dopaminergique , mais de façon moindre . Des mesures de concentration en dopamine ou de marquage des fibres dopaminergiques ont effectivement montré une atteinte des segments pallidaux , du noyau subthalamique ( Hornykiewicz , 1998 ) et du cortex cérébral ( Febvret et al. , 1991 ) avec une atteinte préférentielle des cortex moteur , cingulaire et orbitofrontal ( Scatton et al. , 1983 ; Gaspar et al. , 1991 ) . Enfin , il faut noter que dans la MP , la dégénérescence neuronale n' est pas limitée aux neurones dopaminergiques ( voir pour revue Hornykiewicz et Kish , 1987 ) . En effet , il a également été observé une perte neuronale , associée à l' apparition de corps de Lewy , dans les systèmes noradrénergique , sérotoninergique et cholinergique respectivement situés dans le locus coeruleus , les noyaux du raphé et le noyau basal de Meynert . I.3.2 . Les corps de Lewy Les corps de Lewy sont des agrégats neuronaux de protéines cytoplasmiques composés majoritairement d' alpha-synucléine , de parkine , d' ubiquitine , de protéines chaperones et de neurofilaments ( Fig 3 ) . Bien qu' ils ne soient pas spécifiques de la MP et qu' ils soient aussi observés dans des cas de démences liés à l' âge et dans le cerveau de sujets âgés ( Forno , 1969 ) , leur présence atteste du diagnostic . On ne connaît pas précisément les mécanismes in fine de la formation des corps de Lewy dans la MP . Cependant , l' accumulation dans ces agrégats de formes mutées non fonctionnelles ou de grandes quantités de formes non mutées ( alpha-synucléine uniquement ) de protéines impliquées dans la machinerie cellulaire laisse penser que la formation des corps de Lewy serait liée à un dérèglement du mécanisme de contrôle de la qualité des protéines dans la cellule ( Tanaka et al. , 2004 ) . En effet , l' ubiquitine est un marqueur de dégradation de protéines non fonctionnelles qui se lie de façon covalente aux protéines à éliminer grâce à une ubiquitine ligase , la parkine . La production de formes non fonctionnelles de ces deux protéines conduit donc à une défaillance du système de contrôle de la qualité des protéines . Cette défaillance pourrait notamment être à l' origine de l' accumulation au sein des corps de Lewy de l' alpha-synucléine qui exerce un contrôle négatif sur l' activité de la tyrosine hydroxylase ( en maintenant cette enzyme dans sa forme déphosphorylée ) et des transporteurs à la dopamine ( en contrôlant la quantité de transporteurs à la surface des membranes ) ( voir pour revue Corti et al. , 2005 ) . Finalement , le rôle fonctionnel des corps de Lewy dans la MP reste également très discuté . Ils pourraient correspondre à une agrégation de protéines toxiques qui contribueraient directement à la mort neuronale , ou ils posséderaient au contraire un rôle protecteur en séquestrant l' excès d' alpha-synucléine mutée et non dégradée . Figure 3 : Photographies de corps de Lewy ( x 60 ) dans un neurone de la SNc . A : Marquage hematoxyline / éosine . B : marquage avec des anticorps anti-alpha-synucléine . I.4 . Etiologie de la maladie Les causes de la dégénérescence des neurones dopaminergiques du mésencéphale observée dans la MP ne sont pas précisément connues . Une dégénérescence par apoptose a été proposée sur la base d' observations anatomopathologiques ( Anglade et al. , 1997 ) . Cette apoptose des neurones dopaminergiques surviendrait à la suite d' une cascade d' événements dont le stress oxydatif constitue l' élément majeur ( voir pour revue Jenner et al. , 1992 ; Schapira , 1994 ) . Le stress oxydatif résulte d' une augmentation de la production de radicaux libres oxygénés . Le déficit du complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale mis en évidence dans la SN de patients décédés de la MP , représente un facteur potentiellement générateur de radicaux libres . L' interaction entre les radicaux libres et les lipides poly-insaturés entraîne une péroxydation lipidique excessive qui conduit , à terme à la mort neuronale . Aujourd'hui , de nombreuses études semblent montrer que des facteurs environnementaux et de prédispositions génétiques pourraient être impliqués dans la cause de la MP . 1.4.1 . Facteurs de risque Il existe plusieurs facteurs de risque associés à la MP . Le plus important est l' âge . En effet , bien qu' il existe des cas de ' Parkinson juvénile ' débutant avant 20 ans , les symptômes de la maladie n' apparaissent généralement pas avant 55 ou 60 ans et à partir de cet âge la prévalence de la maladie est exponentielle . En outre , les symptômes moteurs observés au cours du vieillissement normal se rapprochent de ceux existants chez les sujets atteints de la MP . Cependant , ces observations sont à nuancer car la symptomatologie extra-pyramidale des personnes âgées n' est pas améliorée par le traitement L-Dopa , ce qui suggère que les lésions ne sont pas identiques à celles de la MP . De plus , comme dit précédemment , les topographies de la perte neuronale et en particulier celles qui concernent le système dopaminergique du striatum sont différentes de celles observées dans la MP . Ainsi , la MP ne serait pas uniquement une accélération du vieillissement normal . Le sexe des individus est aussi un facteur de risque important . En effet , bien que l' espérance de vie des femmes soit supérieure à celle des hommes , des études montrent que le taux d' incidence de la maladie est plus élevé chez les hommes que chez les femmes , quelle que soit la tranche d' âge considérée . Cette différence tend à diminuer avec l' âge ( Elbaz et al. , 2002 ) . I.4.2 . Facteurs génétiques Ces dix dernières années , les études menées sur des jumeaux ont conduit à la découverte de formes familiales de MP ( Golbe et al. , 1990 ; Golbe et al. , 1996 ) et à la mise à jour de mutations sur des gènes codant pour des protéines retrouvées au sein des corps de Lewy ( alpha-synucléine , UCH-L1 et parkine ) . Ces observations ont été autant d' arguments en faveur de l' intervention de facteurs génétiques dans l' origine de la MP . Aujourd'hui , on sait que 10 à 15 % des cas de Parkinson sont des formes familiales qui impliquent un facteur génétique unique ( De Silva et al. , 2000 ; Mouradian , 2002 ) . L' étude génétique d' une famille italo-américaine ayant présenté 44 cas de parkinson sur 4 générations a permis de mettre en évidence l' existence d' une mutation ponctuelle sur le gène PARK 1 , codant pour l' alpha-synucléine ( Polymeropoulos et al. , 1997 ) . D' autres mutations observées sur le même gène dans des familles grecques ( Papadimitriou et al. , 1999 ) et allemandes ( Krüger et al. , 1998 ) , ainsi que l' existence de duplications et de triplications de la région génomique codant pour l' alpha-synucléine ( Ibanez et al. , 2004 ) , ont permis de confirmer l' implication de PARK 1 dans les formes autosomiques dominantes de la MP . Toutefois , plusieurs études ont montré que ce gène ne représentait qu' un locus mineur en termes de fréquence d' apparition de la MP et que les mutations de l' alpha-synucléine étaient une cause très rare de MP . Cette découverte a orienté les recherches sur d' autres gènes susceptibles d' être impliqués dans les formes autosomiques dominantes de la maladie . C' est ainsi qu' une mutation sur le gène PARK 5 codant pour une protéine appelée UCH-L1 , l' ubiquitine carboxy-terminal hydrolase-L1 , a été mise en évidence ( Leroy et al. , 1998 ) . UCH-L1 est une enzyme qui dégrade les polymères d' ubiquitine en monomères afin que ces derniers puissent être recyclés . La mutation sur le gène PARK 5 entraîne une diminution d' activité de l' enzyme UCH-L1 conduisant à une altération de l' activité de dégradation des protéines par le complexe ubiquitine-protéasome ( Mouradian , 2002 ) . UCH-L1 constitue également un des composants des corps de Lewy ( Leroy et al. , 1998 ; Mouradian , 2002 ) . Des études ayant portés sur les formes précoces ( début avant 40 ans ) et juvéniles ( début avant 20 ans ) de la MP signalent l' existence de forme familiale à transmission autosomique récessive ( Ota et al. , 1958 ) . Des mutations sur le gène PARK 2 , codant pour la parkine , seraient impliquées dans ces formes précoces ( Matsumine et al. , 1998 ) . De façon intéressante , il faut noter que ces trois gènes identifiés sont en relation avec le système ubiquitine-protéasome et que les protéines correspondantes sont présentes dans les corps de Lewy . Ceci suggère qu' une altération des mécanismes de dégradation , d' élimination et de recyclage des protéines pourrait être impliquée dans la physiopathologie de la MP ( Fig 4 ) . Figure 4 : Interactions existant entre les protéines produites par les gènes PARK 1 , PARK 2 et PARK 5 impliqués dans des formes génétiques de la maladie de Parkinson . Enfin , dernièrement , quatre gènes NR4A2 , DJ- 1 , PINK1 et LRRK2 impliqués dans des formes familiales de la MP , ont été découverts . Les mutations du gène NR4A2 ( codant pour un facteur nucléaire ) jouent un rôle mineur dans cette pathologie . Par contre , plusieurs mutations de DJ- 1 et deux de PINK1 ont été identifiées dans des cas de MP à transmission autosomique récessive ( Bonifati et al. , 2003 ; Valente et al. , 2004 ) . Les rôles exacts de DJ- 1 et PINK1 ne sont pas complètement connus : DJ- 1 semble impliquer dans de nombreuses fonctions , dont la protection des mitochondries contre le stress oxydatif ( Bonifati et al. , 2003 ) et la fonctionnalité des récepteurs dopaminergiques D2 ( Borrelli , 2005 ) . PINK1 permettrait le maintien du potentiel membranaire des mitochondries dans des conditions pouvant endommager l' intégrité de la cellule ( Shapira , 2006 ) . Enfin , plusieurs mutations ont été mises en évidence au niveau du gène LRRK2 ( Berg et al. , 2005 ) . La protéine LRRK2 possède une double fonction de GTPase et de kinase et serait impliquée dans certaines voies de signalisation intracellulaire . Les mutations du gène LRRK2 , qui possèdent un mode de transmission autosomique dominant ( Lesage et al. , 2006 ) , conduisent à un phénotype parkinsonien très proche de celui observé dans les cas idiopathiques de la maladie avec une apparition tardive et asymétrique des symptômes moteurs et une réponse à la L-DOPA ( Khan et al. , 2005 ) . Tableau 3 : Caractéristiques principales des formes monogéniques de la MP AD : autosomique dominant , AR : autosomique récessif . ( D' après Lau et Breteler , 2006 ) . I.4.3 . Facteurs environnementaux Dans les années 60 , après avoir observé l' apparition de nombreux cas de syndromes parkinsoniens chez des individus ayant développé une encéphalite léthargique , il a été proposé que la MP posséderait une origine post-infectieuse . En fait , des études anatomo-pathologiques ont montré que les patients atteints de syndromes parkinsoniens post-encéphaliques ne présentaient pas les mêmes caractéristiques que ceux atteints de MP idiopathique . Aujourd'hui , ces types de syndromes parkinsoniens sont rares . L' hypothèse d' une cause environnementale de la MP a pris son essor en 1983 , lorsque de jeunes drogués involontairement intoxiqués au 1- methyl- 4- phenyl- 1 , 2 , 3 , 6- tetrahydropyridine ( MPTP ) développèrent un syndrome parkinsonien sévère et irréversible . Cette découverte fut la première à suggérer que l' exposition à une toxine environnementale pouvait entraîner le développement d' une MP ( Langston et al. , 1983 ) . Par la suite , de nombreuses études épidémiologiques ont été réalisées , notamment sur des populations ayant eu un contact favorisé avec certains herbicides ou pesticides dont la structure chimique est proche de celle du MPTP ( paraquat ou diquat ) . Les résultats ont montré que la prévalence de la MP etait plus élevée dans les régions hautement industrialisées , présentant de fortes concentrations de produits chimiques et de pesticides , et dans certaines zones rurales ( Tanner , 1989 ; Le Couteur et al. , 1999 ) . Ces conclusions ont été confortées par les travaux des équipes de McCormack et de Betardet qui ont respectivement montré que l' injection de paraquat chez la souris ou l' exposition chronique du rat à la roténone ( qui rentre dans la composition de nombreux pesticides et qui possède des effets similaires à ceux du MPTP ) entraînait une dégénération sélective des neurones dopaminergiques nigro-striés ( Betardet et al. , 2000 ; McCormack et al. , 2002 ; Greenamyre et al. , 2003 ) . Enfin , d' autres études ont montré que le MPTP , la roténone et le paraquat pouvaient induire la formation d' inclusions de protéines fibrillaires intracellulaires immuno-réactives à l' alpha-synucléine qui ne sont pas sans rappeler celles présentes dans les corps de Lewy observés chez les malades parkinsoniens en post-mortem ( Betardet et al. , 2000 ; Forno et al. , 1986 ; Manning-Bog et al. , 2002 ) . Aujourd'hui , seule l' exposition prolongée à certains pesticides ou herbicides apparaît comme un facteur environnemental réellement associé à l' apparition de la MP . De nombreux autres agents tels que l' exposition à divers métaux ( mercure , cuivre , zinc , aluminium , manganèse ) , le régime alimentaire , les traumatismes crâniens , le stress ou les maladies infectieuses contractées durant l' enfance pourraient favoriser l' apparition de la MP , mais aucun lien clair n' a pu être établi ( voir pour revue Broussolle et Thobois , 2002 ; Lai et al. , 2002 ) . Enfin , toutes les études menées sur l' influence du tabac rapportent une diminution de la fréquence de la MP chez les fumeurs . Ce bénéfice pourrait provenir de l' action de la nicotine qui favorise la libération de DA ( voir pour revue Lai et al. , 2002 ) . Toutes ces données ne doivent pas nous faire oublier que les formes génétiques de la MP restent minoritaires , tout comme les syndromes parkinsoniens qui se sont déclarés après l' exposition à un seul facteur toxique . Ainsi , dans la plupart des cas , la MP apparaît comme une maladie d' origine plurifactorielle et quels que soient les facteurs réellement impliqués , nombreux sont ceux qui aboutissent à une action délétère sur les mitochondries et leur métabolisme . I.5 . Mécanismes de compensation dans la maladie de Parkinson Les symptômes moteurs de la MP n' apparaissent que lorsque 60 - 70 % des neurones dopaminergiques de la SNc ont dégénéré ( Zigmond et Stricker , 1973 ; Agid et al. 1973 , Agid , 1991 ; Bezard et al. , 1997 ) . Ceci implique que l' apparition des symptômes cliniques est retardée par la mise en place de processus capables de compenser , sur le plan fonctionnel , la perte progressive des neurones dopaminergiques . Les nombreuses études réalisées jusqu'à ce jour montrent que ces mécanismes de compensation sont variés et résident au sein du système nigro-strié lui-même , mais aussi dans des systèmes externes à celui -ci . I.5.1 . Mécanismes de compensation rapide au niveau du système dopaminergique nigro-strié : Les premiers mécanismes de compensation à être mis en place sont appelés « phénomènes de compensation rapide » . Ils sont assurés par le système dopaminergique lui-même . En effet , les propriétés intrinsèques des neurones dopaminergiques et plus globalement du système nigro-strié leur permettent de s' adapter rapidement à la situation créée par la perte progressive des neurones de la SNc . Ces mécanismes de compensation rapide correspondent essentiellement au maintien d' une concentration suffisante en DA dans le striatum ( 1 ) et à une utilisation optimale de la DA produite par les neurones restants ( 2 ) . ( 1 ) Au cours de la phase asymptomatique de la MP , les concentrations striatales de DA sont maintenues à un niveau satisfaisant grâce à différents processus : - De nombreuses études ont rapporté une augmentation du turn-over dopaminergique dans les terminaisons nerveuses restantes . Cette augmentation a également été observée chez l' homme après analyse post-mortem des concentrations cérébrales en DA ( Berheimer et al. , 1973 ; Hornykiewicz , 1979 ) et calcul du rapport de concentration de la DA et de ses métabolites ( Bokobza et al. , 1984 ) . De façon concomitante à l' augmentation du turn-over de la DA , on observe une hausse de sa synthèse et de l' activité de la tyrosine hydroxylase ( TH ) due à une augmentation rapide de l' affinité de l' enzyme pour son co-facteur ( Zigmond et al. , 1984 ; Onn et al. , 1986 ) . - L' augmentation rapide du turn-over et de la synthèse de la DA n' implique pas forcément qu' une quantité plus importante de celle -ci soit libérée au niveau de l' espace extracellulaire . En utilisant la technique de microdialyse intracérébrale , Zhang a montré chez des rats traités à la 6- hydroxy-dopamine ( 6-OHDA ) , une neurotoxine des neurones dopaminergiques , que 3 semaines après la lésion , les taux striataux de DA extracellulaire n' étaient pas modifiés alors que le contenu tissulaire était diminué de 90 % . Ce maintien des taux extracellulaires de DA n' était plus observé pour des lésions plus étendues ( 96 % de perte dopaminergique ) ( Zhang et al. , 1988 ) . Le maintien des taux extracellulaires de DA serait rendu possible par une augmentation de sa libération conjointe à une baisse de sa recapture , phénomène qui jouerait ici un rôle majeur ( Stachowiak et al. , 1987 ; Snyder et al. , 1990 ) . L' augmentation de libération de DA est suggérée par des études menées sur des tranches de cerveaux de rats lésés à la 6-OHDA , qui montrent une augmentation considérable du flux fractionné de DA ( correspondant à l' efflux ) au niveau des terminaisons restantes ( Zigmond et al. , 1984 ; Stachowiak et al. , 1987 ; Snyder et al. , 1990 ) . Figure 5 : Schéma comparatif des transmissions classique ( A ) et volumique ( B ) . ( Adapté de Bézard et Gross , 1998 ) ( 2 ) Le mode de neurotransmission le plus fréquemment utilisé dans le cerveau correspond à une neurotransmission classique où le messager chimique libéré reste dans la fente synaptique ( Fig 5A ) . Cependant , le neurotransmetteur peut aussi diffuser en dehors de l' espace synaptique pour aller activer des sites extra-synaptiques . C' est ce qu' on appelle la transmission volumique ( Fuxe et Agnati , 1991 ; Herkenham , 1991 ) ( Fig 5B ) . Son existence a récemment été démontrée au niveau du striatum ( Garris et al. , 1994 ; Gonon , 1997 ) où l' efflux de DA est plus important que dans les autres structures sous influence dopaminergique ( 5 à 50 nM dans un cerveau de rat ; Zetterstrom et al. , 1983 ; Garris et Wightman , 1994 ) . La transmission volumique reste un mode de transmission atypique dans des conditions normales , néanmoins elle peut jouer un rôle très important dans des conditions pathologiques . Ainsi , une étude physiologique récente menée sur un modèle animal de la MP chez le rongeur semble indiquer que la transmission volumique serait activée par la dégénération nigrale ( Bjelke et al. , 1994 ) . En effet , cette étude réalisée chez le rat hémiparkinsonien montre que la transmission dopaminergique est partiellement restaurée par la transmission volumique qui permet à la DA du striatum intact d' atteindre le côté lésé par diffusion via le liquide céphalo-rachidien . Une autre étude de microdialyse intracérébrale réalisée chez le chat traité au MPTP confirme l' existence de cette transmission volumique et montre que la DA peut diffuser sur une longue distance ( plusieurs mm ) à partir du striatum ventral , moins atteint par la dénervation dopaminergique , jusqu'au striatum dorsal sans qu' il y ait de transport par le liquide céphalo-rachidien ( Schneider et al. , 1994 ) . Le passage d' une transmission classique à courte distance dans des conditions physiologiques , à une transmission volumique à longue distance dans des conditions de dénervation dopaminergique , pourrait représenter un mécanisme de compensation crucial expliquant le maintien d' un comportement moteur normal pendant la phase pré-clinique ou pré-symptomatique de la MP . I.5.2 . Mécanismes de compensation lents Ces processus de compensation rapides sont complétés par des mécanismes qui se mettent en place plus lentement et qui pourraient notamment être responsables des phénomènes de récupération motrice observés dans certains modèles animaux de la MP . Ils sont regroupés sous le terme de « mécanismes de compensation lents » . Leur existence a été suggérée par le travail de Zigmond et de ses collaborateurs ( Zigmond et Stricker , 1989 ; Zigmond et al. , 1990 , 1993 ) et ils se manifestent par une augmentation de la synthèse de la tyrosine hydroxylase ( TH ) ( 1 ) et de la réponse des neurones striataux à la DA ( 2 ) . ( 1 ) La rapide augmentation de l' activité TH mise en place suite à la dénervation dopaminergique ( Zigmond et al. , 1984 ; Onn et al. , 1986 ) est suivie d' une augmentation plus tardive de l' expression des ARNm . En effet , de telles augmentations ont été observées dans la SNc , chez des rats , 6 mois après la lésion à la 6-OHDA ( Blanchard et al. , 1995 ) . Cette augmentation d' expression des ARNm s' accompagnait d' une augmentation de la quantité de protéine au niveau du striatum , suggérant que la protéine nouvellement synthétisée était rapidement transportée vers les terminaisons . Une augmentation d' expression de la TH dans les neurones situés dans les régions mésencéphaliques ventrales et de la quantité de protéine dans le striatum ventral a également été observée chez des chats ayant récupérés par rapport à des chats symptomatiques ( Rothblat et al. , 2001 ) . Toutefois , de telles augmentations n' ont pas été retrouvées chez les patients parkinsoniens ( Javoy-Agid et al. , 1990 ; Kastner et al. , 1993 ) . Les divergences observées entre les résultats cliniques et expérimentaux pourraient être liées aux effets des traitements L-Dopa administrés durant de longues années aux malades parkinsoniens . En effet , il a été proposé que ces traitements pourraient induire une diminution de l' expression de la TH ( Rinne et al. , 1979 ) . ( 2 ) L' augmentation de la réponse des neurones striataux à la DA se fait par un accroissement de la sensibilité des récepteurs post-synaptiques à la DA et/ou par une augmentation du nombre de ces récepteurs . L' expression des récepteurs dopaminergiques de type D1 et D2 n' est pas affectée de la même manière par la dénervation dopaminergique . Concernant les récepteurs dopaminergiques de type D1 , les données sont contradictoires . En effet , les différentes études réalisées chez le rat lésé à la 6-OHDA rapportent une augmentation ( Buonamici et al. , 1986 ; Graham et al. , 1990 ; Narang et Wamsley , 1995 ) , une diminution ( Ariano , 1988 ; Hervé et al. , 1992 ; Blunt et al. , 1992 ) , voire aucune variation ( Filloux et al. , 1988 ; Savasta et al. , 1987 ; Gnanalingham et Robertson , 1994 ) de la densité des sites de liaison striataux des récepteurs dopaminergiques de type D1 . Ces modifications ne semblent pas associées à une variation de l' affinité des récepteurs pour la DA ( Buonamici et al. , 1986 ; Marshall et al. , 1989 ) . Enfin , le taux d' expression des ARNm des récepteurs D1 apparaît quant à lui diminué dans ce même modèle ( Gerfen et al. , 1990 ; Jongen-Rêlo et al. , 1994 ) . Au final , chez l' homme , aucune modification de la densité des sites de liaison de ces récepteurs n' a été rapportée ( Lee et al. , 1978 ; Rinne et al. , 1985 ; Pierot et al. , 1988 ; Shinotoh et al. , 1993 ) . Des résultats similaires ont été obtenus chez le singe MPTP ( Graham et al. , 1990 , Alexander et al. , 1991 ) . Ainsi , l' existence et la participation d' une « sur-sensibilité » des récepteurs dopaminergiques de type D1 à la compensation de la perte en DA dans les phases précoces de la MP ne semble pas être un fait établi . Le rôle des récepteurs de type D2 est plus clair . En effet , il est bien établi , autant chez le patient parkinsonien ( Lee et al. , 1978 ; Rinne et al. , 1985 , 1993 ; Piggott et al. , 1999 ) que dans des modèles animaux de la MP ( Creese et al. 1977 ; Corini et al. , 1990 ; Gerfen et al. , 1990 ; Savasta et al. , 1992 ; Jongen-Rêlo et al. , 1994 ) que la perte des afférences dopaminergiques striatales entraîne une augmentation de la densité striatale , du taux d' expression des ARNm et de l' affinité des récepteurs D2 pour la DA ( Bezard et al. , 2001 b ) . I.5.3 . Compensation par bourgeonnement De nombreux travaux ont permis de mettre en évidence l' existence de phénomènes de compensation par croissance endogène du système nigro-strié . Ainsi , des études ultrastructurales réalisées chez des rats traités unilatéralement à la 6-OHDA ont permis de mettre en évidence au niveau des terminaisons striatales dopaminergiques non affectées par le processus dégénératif , une augmentation de la taille des varicosités ( Finkelstein et al. , 2000 ) ainsi que l' existence de cônes de croissance ( Blanchard et al. , 1996 ) . L' injection , dans la SNc de ces mêmes rats , d' un traceur antérograde , la Biotine-Dextran , a permis de confirmer l' existence de ce phénomène de croissance des fibres dopaminergiques ( Finkelstein et al. , 2000 ) . Des résultats similaires ont été obtenus chez la souris ayant subi une dénervation dopaminergique striatale ( Liberatore et al. , 1999 ) ainsi que chez le singe traité au MPTP ( Song et Haber , 2000 ) . Dans tous les cas , une ré-innervation dopaminergique fonctionnelle des structures dénervées a été observée ( Howells et al. , 1996 ; Liberatore , 1999 ) . Bien que l' ensemble des facteurs impliqués dans cette repousse neuronale ne soient pas encore connus , les expériences menées sur des modèles de rats 6-OHDA ( Bowenkamp et al. , 1997 ; Rosenblad et al. , 1998 ) , de singes ( Gash et al. , 1996 ) ou de souris ( Schneider et Distefano , 1995 ) traités au MPTP montrent clairement que les facteurs neurotrophiques tels que le FGF ( Fibrillary Growth Factor ) , le BDNF ( Brain Derivated Neurotrophic Factor ) et le GDNF ( Glial cell line-Derivated Neurotrophic Factor ) , ou leur inducteur , tel que le GM1 ganglioside , participent à ce phénomène . À la suite d' une dénervation dopaminergique , le système dopaminergique nigro-strié n' est pas le seul à être le siège de phénomènes de plasticité . Des processus de repousse des fibres sérotoninergiques ont également pu être observés par marquages immunohistochimiques de la sérotonine au niveau de la SN et du striatum de rats et de souris traités à la 6-OHDA ( Luthman et al. , 1987 ; Zhou et al. , 1991 ; Yamazoe et al. , 2001 ) , ainsi que chez le singe et la souris traité au MPTP ( Gaspar et al. , 1993 ; Rozas et al. , 1998 ) . Ceci est d' autant plus intéressant qu' il a été montré que la sérotonine pouvait stimuler la libération de DA dans le striatum ( Lucas et al. , 2001 ; De Deurwaerdere et Spampimato , 2001 ) . De même une croissance de fibres enképhalinergiques et glutamatergiques a été observée par microscopie photonique et électronique , au niveau de la SNc et du striatum de rats hemiparkinsoniens ( Ingham et al. , 1991 , 1993 ) . Cependant , il n' existe aucune évidence directe de phénomènes de repousse neuronale chez les patients parkinsoniens . Ainsi , bien qu' une augmentation de la taille et du nombre des afférences cholinergiques de la SN ait été observée chez des patients parkinsoniens ( Anglade et al. , 1995 ) et que des récepteurs au NGF ( Nerth Growth Factor ) aient été décrits au niveau du striatum de malades parkinsoniens lors d' analyses post-mortem ( Strada et al. , 1993 ) , l' implication de phénomènes de repousse axonale dans les mécanismes de compensation existant durant la phase précoce de la MP est à considérer avec parcimonie . I.5.4 . Mécanismes de compensation non dopaminergiques Dernièrement , plusieurs études ont suggéré l' existence de mécanismes de compensation intrinsèques et extrinsèques aux ganglions de la base qui ne reposent pas sur le contrôle direct des taux de DA ( Bezard et al. , 2001c , 2003 ) . La régulation des taux d' enképhaline , co-transmetteur du GABA dans la voie striato-pallidale , pourrait être impliquée dans ce type de mécanisme de compensation . Une augmentation de la quantité d' ARNm de la pré-proenképhaline A ( PPE-A ) , précurseur de l' enképhaline , a d' ailleurs été observée dans le striatum de souris ( Meissner et al. , 2003 ) et de singes traités au MPTP ( Bezard et al. , 2001b ) , avant même que l' activité métabolique du globus pallidus ( GP ) et de la substance noire réticulée ( SNr ) ne soit modifiée et que les symptômes moteurs n' apparaissent . Bien que les interactions fonctionnelles existant entre le GABA et l' enképhaline ne soient pas totalement claires , cette augmentation d' expression de l' enképhaline pourrait permettre de réduire la suractivité de la voie inhibitrice striato-pallidale , en limitant la libération pallidale de GABA par activation des récepteurs opioïdes . Des études électrophysiologiques d' enregistrements multi-unitaires menées sur le singe intoxiqué progressivement au MPTP ont montré que l' hyperactivité du NST et du globus pallidus interne ( GPi ) était déjà présente au cours de la phase asymptomatique de la MP . L' activité de l' aire motrice supplémentaire , recevant des afférences des ganglions de la base via le thalamus , restait quant à elle normale au cours de la phase asymptomatique et diminuait chez les singes présentant des symptômes moteurs ( Bezard et al. , 2000 ) . Ces résultats montrent que l' hyperactivité des ganglions de la base ne conduit pas forcément à la genèse de symptômes moteurs alors que c' est le cas lorsque l' activité de l' aire motrice supplémentaire est perturbée . Ceci suggère que les mécanismes régulant le transfert des informations des structures de sortie des ganglions de la base à l' aire motrice supplémentaire via le thalamus , participeraient à la compensation de l' activité anormale des ganglions de la base et préviendraient donc l' apparition des symptômes moteurs à l' état pré-symptomatique . Ces mécanismes de compensation extrinsèques aux ganglions de la base pourraient être dus 1 ) à des propriétés intrinsèques aux neurones thalamiques ; 2 ) à des structures extérieures aux ganglions de la base , projettant sur l' aire motrice supplémentaire , et dont l' activité contre-balancerait celle pathologique des ganglions de la base . Le cervelet pourrait être un bon candidat pour jouer ce rôle puisque l' aire motrice supplémentaire reçoit des projections du noyau denté du cervelet ( Bezard et al. , 2003 ) , mais cela reste à confirmer . La substance noire compacte ( SNc ) reçoit des afférences glutamatergiques venant du cortex , du noyau subthalamique ( NST ) et du noyau pédonculo-pontin ( NPP ) . Ces afférences glutamatergiques nigrales semblent impliquées dans les mécanismes de compensation existants durant la phase asymptomatique de la MP . En effet , une étude de Bezard et collaborateurs a montré que le blocage des afférences glutamatergiques de la SNc par injection d' acide kynurénique induit chez des singes traités au MPTP une aggravation des symptômes moteurs ( Bezard et al. , 1998 ) . Il est peu probable que les afférences glutamatergiques qui sous-tendent les mécanismes compensatoires induits par la SNc proviennent du cortex car la voie cortico-nigrale est décrite comme hypoactive dans la MP ( DeLong , 1990 ) . Les voies subthalamo-nigrales et pédonculo-nigrales apparaissent comme de meilleures candidates . En effet , on sait que la première est hyperactive dans la MP , et que la dégénérescence de la seconde par lésion du NPP peut induire l' apparition de symptômes parkinsoniens ( Kojima et al. , 1997 ) . I.6 . Aspects thérapeutiques I.6.1 . Traitements pharmacologiques Le traitement pharmacologique de la MP a connu une avancée majeure dans les années 1960 grâce à l' introduction de la levo-dopa ( L-DOPA ) ( Cotzias et al. , 1969 ) . La L-DOPA permet de compenser la déficience en DA et améliore grandement la qualité de vie des patients . Cependant , ce traitement n' arrête pas la progression de la maladie et donne lieu au long cours à l' apparition d' effets indésirables caractérisés par des fluctuations motrices et des mouvements anormaux involontaires ( Ahlskog et Muenter , 1991 ) . À partir de 1970 , l' utilisation d' agonistes dopaminergiques en synergie avec la L-DOPA , a permis de moduler et de réduire les fluctuations motrices liées à ce traitement ( Goetz et al. , 1985 ) . À ce jour , la L-DOPA reste le traitement pharmacologique le plus utilisé chez les patients parkinsoniens . Par ailleurs , d' autres traitements non dopaminergiques , visant à intervenir sur les systèmes de neurotransmission non dopaminergique touchés par la MP ( cholinergique , adrénergique , sérotoninergique ) se sont également développés . I. 6.1.1 . Les agents dopaminergiques La L-DOPA est le précurseur direct de la DA , et contrairement à cette dernière , elle est capable de passer la barrière hémato-encéphalique . Sa prise quotidienne permet de synthétiser de la DA par décarboxylation de la L-DOPA via la DOPA décarboxylase . Cette décarboxylation peut également se faire en périphérie . Dans ce cas , le passage encéphalique n' est plus possible et des effets indésirables apparaissent ( hypotension artérielle , nausées et vomissements ) . C' est pourquoi le traitement L-DOPA est généralement associé à la prise d' inhibiteurs de dopa-décarboxylase périphérique , le bensérazide ou la carbidopa qui réduisent considérablement les effets secondaires liés à la formation périphérique de dopamine , mais permettent également d' amplifier sa biodisponibilité dans le cerveau et ainsi de réduire les doses prescrites . Les complications motrices qui apparaissent suite à la prise au long cours de traitements L-DOPA seraient principalement dues à la stimulation non physiologique des récepteurs dopaminergiques induite par ce traitement ainsi qu' à l' évolution de la maladie . En effet , la perte croissante des neurones dopaminergiques ne permet plus d' assurer un stockage assez conséquent de la L-DOPA à l' intérieur des terminaisons nerveuses . Compte tenu de sa demi-vie assez courte ( 1 , 5 - 3H ) , sa concentration devient fluctuante et ne permet plus d' assurer une stimulation durable des récepteurs dopaminergiques . Le plus souvent , il devient nécessaire au bout de quelques années d' évolution de la maladie de recourir à un fractionnement des doses de L-DOPA . Malheureusement , ces mesures suffisent rarement , et toutes les classes de médicaments développés ces dernières années ( agonistes dopaminergiques , inhibiteurs enzymatiques ) visent à éviter ces effets indésirables de la dopathérapie , essentiellement par une augmentation de la durée d' action de la L-DOPA au niveau synaptique . Ainsi , les années 70 ont vu apparaître la commercialisation de la sélégiline ( Deprenyl& 239;& 130;& 174; ) . Cette molécule empêche la recapture de la DA et inhibe sélectivement et irréversiblement les monoamines oxydase B ( MAO-B ) intra et extracellulaires , réduisant ou retardant ainsi la dégradation de la DA en DOPAC . Ce produit traverse bien la barrière hémato-encéphalique et possède une demi-vie plasmatique longue , de l' ordre de 40 heures ( voir pour revue Münchau et Bhatia , 2000 ) . En dehors de sa décarboxylation par la DOPA-décarboxylase , la L-DOPA est également métabolisée en 3-o -methyldopa ( 3-OMD ) par la catéchol-o-méthyltransferase ( COMT ) . L' addition , dans le traitement de la MP , d' un inhibiteur de COMT permet d' inhiber cette voie métabolique et prolonge ainsi la demi-vie plasmatique de la L-DOPA en réduisant sa métabolisation périphérique . De ce fait , la quantité de L-DOPA disponible dans le cerveau est augmentée ( Kaakkola et al. , 1994 ) . En outre , deux inhibiteurs sélectifs de COMT ont été développés et mis sur le marché : le tolcapone ( TasmarTM ) et l' entacapone ( ComtanTM ) . Ces deux molécules induisent une réduction d' environ 40 % des périodes ' OFF ' et une augmentation de la proportion ( + 25 % ) ou de la durée ( de 30 à 60 minutes ) des périodes ' ON ' ( Kurth et al. , 1997 ; Larsen et al. , 2003 ) . Cependant , l' innocuité du tolcapone a dernièrement été remise en cause . En effet , son utilisation a été associée à l' apparition de dommages cellulaires au niveau du foie entraînant la mort de 3 patients ( Olanow , 2000 ) . Cette molécule a depuis été retirée du marché dans de nombreux pays , notamment en Europe . Figure 6 : Structure chimique de 2 agonistes dopaminergiques : l' apomorphine et la bromocriptine Les agonistes dopaminergiques utilisés dans le traitement de la MP interagissent avec les récepteurs dopaminergiques ainsi qu' avec des récepteurs non-dopaminergiques ( Milan et al. , 2002 ) . À l' inverse de la L-DOPA , leur activité pharmacologique est indépendante du stock de neurones dopaminergiques puisqu' ils agissent directement sur les récepteurs post-synaptiques qui restent , au moins en partie , préservés au cours de la maladie . On distingue deux classes d' agonistes dopaminergiques : - Les dérivés de l' ergot de seigle ou " ergopeptines " ( bromocriptine , pergoline , lisuride et cabergoline , Fig 6 ) qui possèdent , outre des propriétés agonistes dopaminergiques , des propriétés alpha-adrénergiques ou sérotoninergiques , responsables d' effets indésirables ( nausée , vomissement , hypotension , confusion , hallucination , insomnie ) . - Les agonistes non dérivés de l' ergot de seigle , composés synthétiques plus récents et plus spécifiques des récepteurs D2 , présentant moins d' effets indésirables ( apomorphine , pramipexole et ropinirole , Fig 6 ) . Théoriquement , les agonistes dopaminergiques présentent l' avantage d' avoir une durée d' action plus longue que la L-DOPA . Toutefois , la durée de la demi-vie dépend beaucoup de l' agoniste dopaminergique considéré ( Mizuno et al. , 1995 ) . D' un point de vue clinique , les agonistes dopaminergiques sont classiquement utilisés en complément d' une DOPA-thérapie afin de réduire les complications motrices ( Nohria et Partiot , 1997 ) , mais ils peuvent également être utilisés en monothérapie , particulièrement au début de la maladie où leur bénéfice clinique est comparable à celui d' un traitement L-DOPA . Ainsi , 5 ans après le début du traitement de la maladie , 34 % des patients sont encore sous monothérapie aux agonistes dopaminergiques , ce qui indique une bonne efficacité de ces drogues ( Rascol et al. , 2000 ) . Lorsque la maladie progresse , le traitement doit être complété avec l' administration de L- DOPA . Cependant , de nombreuses études ont montré que l' introduction tardive de la L-DOPA , grâce à l' utilisation d' agonistes dopaminergiques notamment dans les stades précoces de la MP , permet de différer l' apparition des dyskinésies ( Rascol et al. , 2000 ) . I. 6.1.2 . Les agents non dopaminergiques Les antagonistes glutamatergiques ont été proposés dans le traitement de la MP sur la base de plusieurs observations . Le noyau subthalamique , structure glutamatergique , est hyperactif chez les patients parkinsoniens ( Bergman et al. , 1990 ) . Cette hyperactivité pourrait être impliquée dans un processus dégénératif par excitotoxicité . Des études réalisées sur des modèles animaux de la MP ont montré que la sensibilisation des récepteurs glutamatergiques NMDA présents sur les neurones de projection striataux pourrait contribuer à la mise en place des symptômes parkinsoniens ainsi qu' aux modifications de réponses au traitement L-DOPA ( Menegoz et al. , 1995 ; Oh et al. , 1998 ) . L' ensemble de ces données a permis de suggérer que la réduction de la transmission glutamatergique , particulièrement celle médiée par les récepteurs NMDA , pourrait être bénéfique sur la symptomatologie de la MP et ralentir le processus dégénératif ( Greenamyre et al. , 1994 ) . Les résultats récents fournis par des études réalisées chez des rats 6-OHDA ( Papa et al. , 1995 ) et des singes traités au MPTP ( Greenamyre et O'Brien , 1991 ; Papa et Chase , 1996 ) montrent que des antagonistes spécifiques des récepteurs NMDA tel que le MK801 possèdent des effets antiparkinsoniens et diminuent les fluctuations motrices et les dyskinésies liées au traitement L-DOPA . Les études réalisées chez l' homme et utilisant des traitements aigus donnent des résultats similaires ( Blanchet et al. , 1996 ) . Cependant , compte tenu des effets secondaires induits par la prise chronique de ces molécules ( confusion mentale , hallucinations ) , les antagonistes glutamatergiques , qui sont actuellement peu utilisés chez l' homme , sont généralement prescrits en association avec un traitement L-DOPA et agissent principalement sur l' akinésie et la rigidité des patients faiblement ou modérément atteints . De nombreuses recherches doivent encore être menées pour améliorer le potentiel thérapeutique de ces substances agissant sur le système glutamatergique central . Les anticholinergiques ont été les premières molécules utilisées dans le traitement de la MP . L' utilisation de l' atropine a été introduite en France vers 1870 par Charcot , qui en avait remarqué l' effet bénéfique sur le tremblement . Les dérivés synthétiques de l' atropine , mieux tolérés , sont apparus dans les années cinquante , et ont constitué l' essentiel du traitement pharmacologique de la maladie de Parkinson avant l' avènement de la L-DOPA . Leur action passe par la réduction de l' hyperactivité cholinergique striatale due à la baisse du tonus inhibiteur dopaminergique . Ils agissent préférentiellement sur la rigidité et le tremblement ( Fahn , 1998 ) . Cependant , compte tenu des effets secondaires qu' ils induisent ( glaucome , constipation , confusion mentale ) , ils ne sont plus guère utilisés . I.6.2 . Les traitements chirurgicaux I. 6.2.1 . Les thérapies lésionnelles Le traitement neurochirurgical de la MP a débuté de façon empirique avant l' ère de la L-DOPA , essentiellement à partir des années 50 , avec la pallidotomie ou la thalamotomie ( Hassler et Riechert , 1954 ; Cooper et Poloukhine , 1956 ) . De nombreuses études ont depuis montré l' efficacité de la pallidotomie dans l' amélioration des tremblements , de la bradykinésie , de la rigidité et dans la suppression des dyskinésies induites par la L-DOPA ( Laitinen and al. , 1992 ; Baron et al. , 1996 ; Lang et al. , 1997 ) . Les effets de cette chirurgie prédominent en général dans l' hémicorps controlatéral à la lésion , mais des effets ipsilatéraux sont aussi observés . Les améliorations produites restent stables au long terme malgré l' évolution de la maladie ( Hariz et Bergenheim , 2001 ) . Enfin , une revue récente a révélé que des effets secondaires ( paralysie faciale , dégradation de la parole , perte de champ visuel , confusion ) apparaissaient dans 30 % des cas suite à une pallidotomie unilatérale et que 14 % d' entre eux restent permanents . Ces pourcentages sont augmentés pour des pallidotomies bilatérales avec notamment des effets marqués sur la parole et des désordres cognitifs ( De Bie and al. , 2002 ) . Les lésions du thalamus et plus particulièrement du thalamus ventro-médian ont montré une efficacité particulière dans le traitement des tremblements essentiels et parkinsoniens ( Schuurman et al. , 2000 ) . Leurs effets sur la rigidité et la bradykinésie sont en général modérés ce qui diminuent leur intérêt dans la MP . Cependant , des lésions de parties plus antérieures du thalamus ( noyau ventro-antérieur ) peuvent améliorer le tremblement et la rigidité de façon concomitante . Comme pour la pallidotomie , les effets délétères de la thalamotomie sont plus importants pour les interventions bilatérales qu' unilatérales et se manifestent essentiellement par des hypophonies , des dysarthries , des dysphagies et des déficits cognitifs ( Matsumoto et al. , 1984 ) . La description de patients parkinsoniens ayant présenté des améliorations motrices suite à une lésion accidentelle du NST , a servi de base au développement de la subthalamotomie dans les années 1960 ( Andy et al. , 1963 ) . Par la suite , la pratique de lésions chirurgicales du NST chez des singes MPTP a montré une amélioration importante des symptômes moteurs de ces animaux ( Bergman et al. , 1990 ) . Les études menées chez les malades parkinsoniens montrent que la subthalamotomie améliore la symptomatologie parkinsonienne ( Gill et Heywood , 1997 ; Patel et al. , 2003 ) principalement du côté controlatéral à l' intervention avec un effet important sur le tremblement et une diminution de 50 % du traitement médical ( Patel et al. , 2003 ) . Cependant , la subthalamotomie reste peu pratiquée car elle peut induire l' apparition d' hémiballismes permanents ( voir pour revue Guridi et Obeso , 2001 ) . En outre il semble que dans la plupart des cas , l' apparition d' hémiballismes suite à une subthalamotomie soit liée à une lésion confinée du NST . En effet , lorsque la lésion s' étend à la ' zona incerta ' et à la ' zone de Forel ' , de tels effets secondaires ne sont pas observés ( Platel et al. , 2003 ) . I. 6.2.2 . La stimulation cérébrale profonde C' est dans les années 90 que le renouveau du traitement neurochirurgical de la MP voit le jour sous la forme de la stimulation haute fréquence ( SHF ) de structures des ganglions de la base ( Fig 7 ) . Plusieurs facteurs sont à l' origine de ce retour . Tout d' abord , les limites du traitement dopaminergique au long cours , en particulier le défi thérapeutique que représentent les fluctuations motrices " ON-OFF " et les dyskinésies . Ensuite , la démonstration que la pallidotomie interne sélective entraîne une amélioration nette des signes parkinsoniens , ceci avec un risque opératoire et des complications post-opératoires devenues faibles ( Laitinen et al. , 1992 ) . Et enfin , les progrès réalisés dans les techniques de chirurgie stéréotaxique , notamment grâce à l' utilisation de micro-électrodes d' enregistrement et aux nouvelles méthodes d' imagerie médicale , particulièrement l' IRM . La première cible de la SHF a été le noyau ventro-médian intermédiaire du thalamus . La stimulation chronique du thalamus avait déjà été utilisée pour traiter certaines douleurs chroniques avant d' être proposée dans le traitement de la MP ( Ray et Burton , 1980 ) . Une stimulation chronique unilatérale à haute fréquence ( 130 Hz ) du noyau ventro-médian du thalamus fut ensuite réalisée chez des patients parkinsoniens atteints de tremblements sévères et ayant déjà subis une thalamotomie ( Benabid et al. , 1987 ) . Depuis , la stimulation thalamique a prouvé son efficacité dans le traitement des tremblements parkinsoniens et essentiels alors que ses effets sur la bradykinésie et la rigidité sont moindres ( Caparros-Lefebvre et al. , 1993 ; Koller et al. , 1997 ) . Aujourd'hui , la stimulation thalamique a supplanté la thalamotomie . En effet , elle s' avère aussi efficace , mais présente l' avantage d' être facile à pratiquer de façon bilatérale , tout en induisant moins d' effets secondaires ( Blond et Siegfried , 1991 ; Nguyen et Degos , 1993 ; Benabid et al. , 1996 ; Schuurman et al. , 2000 ) . Figure 7 - Implantation bilatérale d' une stimulation ( d' après Medtronic ) Cependant , la stimulation thalamique n' agit que sur le tremblement parkinsonien et n' empêche pas l' apparition secondaire ou l' aggravation , chez les patients suivis au long cours , des autres signes de la maladie , ni la survenue de dyskinésies et de fluctuations motrices . Les limitations de la stimulation thalamique ont donc conduit à rechercher d' autres cibles chirurgicales . Plusieurs groupes ont ainsi développé la stimulation pallidale en alternative à la pallidotomie ( Siegfried et Lippitz , 1994 ; Gross et al. , 1997 ; Volkmann et al. , 1998 ) . La stimulation du pallidum apparaît efficace sur l' ensemble des symptômes moteurs parkinsoniens , les dyskinésies et les dystonies ( Siegfried et Lippitz , 1994 ; Volkmann et al. , 1998 ; Burchiel et al. , 1999 ) . Cependant , ces effets ne sont pas stables au long cours ( Volkmann et al. , 2004 ) , ce qui entraîne parfois le remplacement de la stimulation pallidale par celle du NST ( Houeto et al. , 2000 ; Vitek , 2002 ) . Enfin , il semble que le site optimal de stimulation du GPi ne soit pas clairement défini ce qui conduit à une variabilité des effets bénéfiques obtenus . En effet , la stimulation de la zone postéro-ventrale du pallidum entraîne une aggravation de l' akinésie couplée à une diminution de la rigidité et des dyskinésies alors que la stimulation d' une partie plus dorsale ou plus médiane de ce noyau supprime les symptômes moteurs de la maladie mais peut conduire à l' apparition de mouvements anormaux involontaires ( Bejjani et al. , 1997 ) . L' ensemble de ces résultats montrent que le choix de la cible est primordial pour la reproductibilité des effets de la stimulation haute fréquence . Figure 8 : Schéma d' implantation d' électrodes dans le NST chez l' homme L' essor de la stimulation du noyau subthalamique ( NST ) est venu des limites ou des difficultés rencontrées avec la stimulation thalamique ou pallidale ( Fig 8 ) . Le choix de cette nouvelle cible s' appuie sur des données récentes relatives au fonctionnement des ganglions de la base . En effet , une amélioration des symptômes parkinsoniens a été observée chez des singes traités au MPTP après lésion ou stimulation du NST ( Bergman et al. , 1990 ; Aziz et al. , 1991 ; Benazzouz et al. , 1993 ) . La première investigation clinique de la stimulation du NST s' est faite à Grenoble , il y a plus de 10 ans ( Pollak et al. , 1993 ) . Depuis , la SHF du NST est devenue une approche thérapeutique de choix pour le traitement des symptômes moteurs de la MP . Ces effets sont similaires à ceux induits par un traitement L-DOPA et persistent au long cours ( Vingerhoets et al. , 2002 ) . Ainsi , une amélioration de l' akinésie , de la rigidité , de la marche et des périodes de dystonie et de tremblement est observée sous stimulation du NST ( Limousin , 1995 ; Limousin et al. , 1995 ; Pollak et al. , 1996 ; Thobois et al. , 2002 ; Krack et al. , 2003 ) . L' apparition de mouvements involontaires a été reportée dans quelques cas , mais ces effets secondaires peuvent facilement être supprimés en modifiant les paramètres de stimulation ( Limousin et al. , 1996 ) . Enfin , la stimulation du NST permet de réduire de façon considérable voire de supprimer les doses quotidiennes de médicaments dopaminergiques ( L-DOPA et agonistes ) prescrits aux patients ( Moro et al. , 1999 ; Molinuevo et al. , 2000 ) , ce qui conduit à une amélioration des dyskinésies induites par la L-DOPA ( Krack et al. , 1997 ) . Les effets distincts produits par la stimulation haute fréquence du thalamus , du pallidum et du noyau subthalamique sur les différents symptômes de la MP montre que la thérapie neurochirurgicale doit être ajustée au profil symptomatique de chaque patient . Tableau 4 : Récapitulatif des principaux effets de la lésion ou de la stimulation haute fréquence ( SHF ) du thalamus , du globus pallidus et du noyau subthalamique sur les principaux symptomes moteurs de la maladie de Parkinson ( D' après Thobois et al. , 2005 ) . I.6.3 . Perspectives thérapeutiques I. 6.3.1 . Les greffes de tissus embryonnaires La MP est due à une dégénérescence du système dopaminergique nigro-strié . L' idée de traiter la maladie en remplaçant les neurones dopaminergiques détruits a émergé il y a plus de 25 ans ( Perlow et al. , 1979 ) . La transplantation striatale de cellules foetales mésencéphaliques a d' abord été étudiée chez l' animal ( voir pour revue Björklund et Steveni , 1985 ; Dunett et Richards , 1990 ) puis chez le patient parkinsonien . De nombreuses études cliniques , confortées par des approches anatomiques et d' imagerie fonctionnelle , ont montré que les greffes striatales de cellules souches dopaminergiques étaient suivies d' une réduction des symptômes moteurs parkinsoniens et que les cellules greffées étaient fonctionnelles en termes d' activité métabolique et de libération de DA ( Lindvall et al. , 1992 ; Sawle et al. , 1992 ; Peschanski et al. , 1994 ; Kordover et al. , 1995 ; Piccini et al. , 1999 , 2000 ) . Cependant , ces études ne concernaient qu' un petit nombre de patients et étaient hétérogènes quant aux quantités de cellules greffées et au type de protocole de greffe utilisé . En 1999 , deux études en ' double aveugle ' ont alors été conduites chez 74 patients . Malgré la survie des cellules greffées , aucune amélioration clinique n' a été démontrée 12 à 24 mois après l' intervention ( Freed et al. , 2001 ; Olanow et al. , 2003 ) . De plus , ces études ont confirmé l' apparition de dyskinésies sévères chez 15 à 56 % des patients opérés ( Olanow et al. , 2003 ; Hagell et al. , 2002 ) , ce qui laisse supposer que les greffes n' ont pas permis une restauration fonctionnelle de la transmission dopaminergique . Ainsi , ces études tendent à montrer que les bénéfices produits par les greffes de cellules embryonnaires ne suffisent pas à traiter la MP car elles sont uniquement dirigées vers la restauration du système dopaminergique nigro-strié , alors que la MP touche également d' autres systèmes neuronaux ( Lang et Obeso , 2004 ) . I. 6.3.2 . Les facteurs neurotrophiques L' utilisation de facteurs neurotrophiques pourrait constituer une thérapie intéressante de la MP . En effet , ceux -ci semblent pouvoir promouvoir le développement et le maintien des neurones dopaminergiques ( Björklund et al. , 1997 ) . Le GDNF ( glial cell line-derivated neurotrophic factor ) en particulier apparaît capable de stimuler spécifiquement la survie et le bourgeonnement in vitro des neurones dopaminergiques ( Lin et al. , 1993 ) . Compte tenu des résultats encourageants obtenus lors d' essais pré-cliniques réalisés dans des modèles rongeurs ou primates de la MP ( Gash et al. , 1996 ; Rosenblad et al. , 1998 ; Grondin et al. , 2002 ) , des essais cliniques utilisant des infusions intra-ventriculaires ( Nutt et al. , 2003 ) ou intra-parenchymateuses ( Gill et al. , 2003 ) de GDNF ont été réalisées . La libération ventriculaire de GDNF n' a entraîné aucun bénéfice moteur . Par contre , son administration locale au niveau du striatum a conduit à une amélioration des symptômes moteurs , une réduction de la médication et une augmentation de la capture de 18F-DOPA suggérant ainsi un effet trophique direct du GDNF ou / et un effet sur la fonctionnalité des terminaisons dopaminergiques ( Gill et al. , 2003 ) . Bien que les patients parkinsoniens semblent bien tolérer ce type de traitement , l' utilisation d' un système mécanique pour délivrer le GDNF est soumis à des risques potentiels lors de l' implantation , à des risques d' infection et à une diffusion limitée de la substance active . C' est pourquoi l' utilisation de vecteurs adénoviraux ou lentiviraux qui permettent le transfert direct in vivo de l' ADN complémentaire codant pour le GDNF , semble offrir une meilleure stratégie thérapeutique . De nombreuses études ont été réalisées sur les effets d' injections intrastriatales d' adénovirus ou de lentivirus codant pour le GDNF humain dans des modèles animaux de la MP . Chez le rat , lorsque l' injection des adénovirus codant pour le GDNF était réalisée avant la mise en place de la lésion du système dopaminergique nigro-strié par injection de 6-OHDA , une prévention de la dégénération dopaminergique et des déficits comportementaux était observée ( Bilang-Bleuel et al. , 1997 ; Kirik et al. , 2000 ) . Par ailleurs , l' injection intrastriatale de vecteurs lentiviraux exprimant le GDNF chez des rats ( Rosenblad et al. , 2000 ; Georgievska et al. , 2002 ) ou des singes ( Kordower et al. , 2000 ; Palfi et al. , 2002 ) préalablement rendus parkinsoniens par des injections de 6-OHDA ou de MPTP , conduisait à une repousse du système dopaminergique nigro-strié et à une récupération des symptômes moteurs . Malgré ces résultats pré-cliniques encourageants , de nombreuses études visant à améliorer l' innocuité des vecteurs viraux et à contrôler la libération de GDNF dans le temps doivent encore être réalisées avant d' envisager la thérapie génique comme un traitement de la MP . II . MODELES ANIMAUX DE LA MALADIE DE PARKINSON Les modèles animaux de la MP devraient théoriquement pouvoir répondre aux critères suivants : similarité des mécanismes à l' origine du processus dégénératif , reproduction des symptômes cliniques et anatomopathologiques , prédictabilité des effets des traitements testés . En pratique , aucun modèle n' est jamais complet . Bien que les modèles animaux de la MP possèdent tous en commun une lésion du système dopaminergique nigrostrié , la majorité d' entre eux présentent au moins deux limitations . D' abord , l' âge des animaux utilisés n' est pas comparable à celui des patients . Ensuite , le protocole employé pour induire les lésions dopaminergiques ne reproduit pas la mise en place progressive du phénomène dégénératif de la maladie ( voir pour revue Féger et al. , 2002 ) . Il existe différents types de modèles de la MP dont les principaux sont les modèles génétiques et les modèles produits par injection de neurotoxine . Les modèles génétiques ont essentiellement été développés chez la souris et porte sur la surexpression ou au contraire l' absence d' expression ( knock-out ) du gène codant pour l' alpha-synucléine , impliqué dans les formes génétiques de la MP . Parmi les neurotoxines employées pour induire un déficit dopaminergique on trouve : - le 1- méthyl- 4- phényl- 1 , 2 , 3 , 6- tétrahydropyridine ( MPTP ) qui est utilisé dans de nombreuses espèces ( souris , singe , chien , chat , mouton et poisson ( Gerlach et Riederer , 1996 ) possèdant une sensibilité différente à cette molécule . Les rongeurs sont moins sensibles que les primates et la quantité nécessaire pour intoxiquer une souris et environ 30 fois supérieure à celle utilisée pour le singe . Le rat est quant à lui insensible au MPTP administré en périphérie , probablement du fait de l' importante activité MAO-B présente dans l' endothélium des capillaires cérébraux qui métabolise le MPTP avant que celui -ci n' ait pu passer la barrière hémato-encéphalique ( Schmidt et Ferger , 2001 ) . De ce fait , chez le rat , le MPTP est généralement administré par voie intracérébrale directement dans le striatum . Figure 9 : Structure chimique de la 2 , 4 , 5- trihydroxyphenethylamine ou 6- hydroxydopamine ( A ) et de la dopamine ( B ) ( D' après nutbutter.blogspot.com ) Le modèle d' intoxication au MPTP est majoritairement utilisé chez la souris et le primate . - la 6 hydroxy-dopamine ( 6-OHDA ) et plus récemment la roténone , utilisées chez le rat . Cependant , compte tenu du manque de spécificité d' action de la roténone sur les neurones dopaminergiques ( car elle n' utilise pas le DAT pour s' accumuler dans les neurones ) et de la grande variabilité interindividuelle de la susceptibilité à cette molécule , les lésions du système dopaminergique induites dans ce modèle ne sont pas reproductibles ( Ferrante et al. , 1997 ; Betardet et al. , 2000 ) . Enfin , seul le MPTP est clairement relié à des cas de parkinson humain ( Langston et al. , 1983 ) . Nous avons choisi de rappeler ici quelques données sur les modèles de rat 6-OHDA et de singe MPTP qui sont les modèles animaux de la MP les plus fréquemment utilisés , et qui correspondent à ceux dont nous nous sommes servis pour réaliser notre travail . II.1 . Le rat 6-OHDA II.1.1 . Mécanisme d' action de la 6-OHDA Le premier modèle de rat 6-OHDA fut mis au point en 1968 par Ungerstedt ( Ungerstedt , 1968 ) . La 6-OHDA est , comme son nom l' indique , une forme hydroxylée de la dopamine ( Fig 9A ) . Sa structure chimique , très proche de celle de la DA ( Fig 9B ) et de la noradrénaline , lui permet d' être spécifiquement captée par les transporteurs catécholaminergiques ( Blum et al. , 2001 ) et explique ainsi sa spécificité pour ces mêmes neurones . Afin de restreindre la sélectivité d' action de la 6-OHDA aux seuls neurones dopaminergiques , les animaux peuvent être traités avec un inhibiteur des transporteurs catécholaminergiques , la désipramine , qui possède une haute affinité pour les transporteurs noradrénergiques ( Blum et al. , 2001 ) . Une fois dans les neurones , la 6-OHDA , par un mécanisme d' auto-oxydation , induit un stress oxydatif via la production de composés réactifs de l' oxygène , comme le peroxyde d' hydrogène ( H2O2 ) et la 6-OHDA quinone ( Hastings et Zigmond , 1997 ) , qui provoque des altérations structurales et fonctionnelles des protéines , lipides membranaires et acides nucléiques ( Fig 10 ) . Figure 10 - Mécanisme d' action de la 6-OHDA ( D' après Blum et al. , 2001 ) II.1.2 . Site d' injection de la 6-OHDA La 6-OHDA ne passe pas la barrière hémato-encéphalique , et doit donc être injectée in situ au niveau du faisceau médian du télencéphale basal ( MFB ) , de la SNc ou du striatum . La lésion dopaminergique par injection de 6-OHDA dans le MFB entraîne une dégénérescence totale des corps cellulaires dopaminergiques de la SNc et de l' aire tegmentale ventrale ( ATV ) , dépassant ainsi l' atteinte lésionnelle observée chez les patients parkinsoniens . En effet , même si une dégénérescence des neurones dopaminergiques de l' ATV est observée dans les stades les plus avancés de la MP , elle n' est que partielle ( 45 - 60 % ) ( Jellinger , 1991 ) . Le protocole de lésion par injection de 6-OHDA au sein de la SNc permet d' obtenir une dégénérescence plus spécifique de cette structure ( 90 % ) et ainsi un modèle animal plus proche de la maladie . Différentes atteintes lésionnelles peuvent être produites avec ce modèle en fonction du site d' injection choisi . Une lésion très latérale ( + 2.3 mm par rapport à la ligne médiane ) permet d' éviter une atteinte de l' ATV alors qu' une lésion plus médiane ( + 1 . 2 / 1 . 5 ) entraîne la perte de 30 % des cellules de l' ATV , mimant ainsi un stade avancé de la MP ( Jellinger , 1991 ) . La lésion par injection de 6-OHDA dans la SNc est assez reproductible ( voir pour revue Schwarting et Huston , 1996 a , b ) . Enfin , le protocole de lésion par injection de 6-OHDA dans le caudé-putamen a été développé plus récemment et permet une atteinte rétrograde spécifique des différentes afférences dopaminergiques de cette structure ( Sauer et Oertel , 1994 ) . En effet , il est possible de sélectionner les sous-territoires striataux au sein desquels desquels l' injection de toxine est faite et ainsi d' étudier l' implication de chacun de ces sous-territoires dans les processus sensori-moteurs dans lesquels interviennent les ganglions de la base ( voir pour revue Deumens et al. , 2002 ) . De plus , la réalisation de lésions partielles au sein du complexe caudé-putamen permet d' obtenir des modèles animaux mimant la phase précoce de la MP . Cependant , comme pour l' ensemble des lésions partielles , la lésion sélective des différents territoires fonctionnels du striatum par injection de 6-OHDA semble difficilement reproductible . II.1.3 . Mode de lésion : unilatérale versus bilatérale , totale versus partielle Les lésions bilatérales présentent l' avantage de mimer au plus près la dégénérescence observée chez les patients parkinsoniens dans les stades avancés de la maladie et préviennent la survenue de possibles effets compensatoires induits par le côté intact contralatéral . Cependant , elles sont moins utilisées que les lésions unilatérales car elles entraînent une aphagie et une adipsie sévères chez les animaux et ainsi un taux de perte élevé ( Ungerstedt , 1971 ) . De plus , elles n' induisent pas d' asymétrie comportementale et ne permettent donc pas l' évaluation de l' efficacité de la lésion par des tests comportementaux de rotations pharmacologiquement induites ( voir matériel et méthodes ) . Enfin , elles ne permettent pas à chaque animal d' être son propre contrôle . Cependant , l' utilisation du côté non lésé comme témoin du côté lésé doit se faire avec précaution . En effet , la lésion unilatérale d' une partie du système dopaminergique peut entraîner des modifications d' activité des structures controlatérales saines ( White-Cipriano et Waszczak , 2005 ) . L' utilisation de protocoles de lésions totales évite la variabilité du taux de dénervation , observée chez les animaux partiellement lésés , due au manque de reproductibilité , mais aussi aux mécanismes compensatoires existant dans ce type de lésions ( Blanchard et al. , 1996 ; Finkelstein et al. , 2000 ) . Ainsi la majorité des travaux menés sur les variations de l' activité des ganglions de la base utilisent des animaux porteurs d' une lésion dopaminergique totale et présentant une déplétion dopaminergique striatale supérieure à 90 % II.1.4 . Aspects comportementaux des lésions à la 6-OHDA Les déficits comportementaux développés suite à l' injection de 6-OHDA peuvent nous informer sur l' étendue de la lésion produite . Ainsi , dans les modèles unilatéraux , les rotations induites par des drogues , telles que les agonistes dopaminergiques , peuvent être utilisées comme indicateur de la déplétion en DA . En effet , l' injection intra-péritonéale d' apomorphine entraîne l' apparition de rotations controlatérales au côté lésé alors que l' injection d' amphétamine induit des rotations ipsilatérales . On considère qu' une lésion des neurones dopaminergiques de la SNc supérieure à 50 % , correspondant à une perte de la densité des fibres dopaminergiques striatales supérieure à 90 % , est nécessaire pour induire des rotations après injection de faibles doses d' apomorphine ( Hudson et al. , 1993 ) . Cependant , les mécanismes à l' origine de ces rotations ne sont pas compris et beaucoup d' expérimentateurs critiquent la fiabilité de ce test comme indicateur de la perte neuronale ( Chang et al. , 1999 ) . Différents tests comportementaux ont été développés pour permettre l' analyse des composantes motrices de la symptomatologie parkinsonienne ( Lindner et al. , 1999 ) . Ainsi , le ' stepping test ' permet d' évaluer l' akinésie du membre antérieur , le Rotarod permet d' analyser l' initiation du mouvement et la coordination motrice et le test de l' escalier permet l' étude du contrôle fin du mouvement . En conclusion , le modèle 6-OHDA possède de nombreux avantages dus notamment à l' espèce utilisée et à la bonne reproductibilité de la lésion . Toutefois , ce modèle présente des différences majeures avec la pathologie humaine . La lésion n' affecte que les neurones dopaminergiques , la mort des neurones n' est pas progressive , ni corrélée à la présence de corps de lewy . Enfin , les modifications comportementales ne sont comparables qu' en partie avec la symptomatologie parkinsonienne . II.2 . Le singe MPTP II.2.1 . Mécanismes d' action du MPTP La découverte de la toxicité du MPTP s' est faite par hasard , lorsque , après s' être injectés accidentellement cette molécule , de jeunes toxicomanes ont développé un syndrome parkinsonien sévère ( Langston et al. , 1983 ) . Le MPTP traverse aisément la barrière hémato-encéphalique pour être oxydé en un intermédiaire instable , le 1- methyl- 4- phenyl- 1 , 2- dihydropyridinium ( MPDP + ) par une monoamine oxydase B surtout présente au niveau des astrocytes ( Takada et al. , 1990 ; Di Monte et al. , 1991 ) et des neurones sérotoninergiques ( Fig 11 ) . Le MPDP + s' oxyde ensuite spontanément en 1- methyl- 4- phenylpyridine ( MPP + ) qui représente le composé neurotoxique ( Castagnoli et al. , 1985 ) . Le MPP + est ensuite libéré dans l' espace extracellulaire par l' intermédiaire de transporteurs des monoamines présents sur les cellules gliales ( Russ et al. , 1996 ) puis capté au niveau des terminaisons dopaminergiques via le transporteur membranaire de la dopamine ( DAT ) ( Fig 11 ) ( Javitch et al. , 1985 ) . Cette étape conditionne la spécificité d' action du MPP + sur les neurones dopaminergiques . Une fois dans les neurones dopaminergiques , le MPP + peut être séquestré dans des vésicules synaptiques par l' intermédiaire du transporteur vésiculaire de la DA ( VMAT ) , ce qui l' empêche d' exercer son action neurotoxique ( Fig 11 ) . Il peut également former des dépôts intracellulaires dans les neurones dopaminergiques en se fixant à la neuromélanine ( D' Amato et al. , 1986 ) . Ce phénomène expliquerait la sensibilité particulière des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta ( contennant de la mélanine ) aux effets du MPP + par rapport aux neurones dopaminergiques de l' aire tegmentale ventrale ou de l' aire rétrorubrale ( Herrero et al. , 1993 ) . Figure 11 -Mécanisme d' action du MPTP Enfin , le MPP + non séquestré s' accumule dans les mitochondries où il inhibe le complexe I de la chaîne respiratoire induisant ainsi un déficit énergétique , une perte de l' homéostasie calcique et une augmentation de la production de radicaux libres , menant à la mort de la cellule ( Fig 11 ) . Dans la suite de ces rappels bibliographiques qui concernent le protocole d' intoxication utilisé , les déficits moteurs et la dénervation dopaminergique induits par le MPTP , nous nous sommes limités au cas du singe , sur lequel nous avons réalisé notre travail . II.2.2 . Protocoles d' intoxication au MPTP Différents protocoles d' intoxication au MPTP ont été utilisés avec des doses , fréquences et modes d' injection ( intraveineux , intramusculaire , intrapéritonéale ) très variables . Les premières études mises en place employaient des intoxications aiguës à fortes doses sur de courtes périodes ( 1 à 4 mg / kg / jour pendant 4 jours consécutifs ) ( Jenner et al. , 1986 ) , provoquant une atteinte des neurones dopaminergiques rapide et sévère pouvant conduire à la mort de l' animal . Actuellement , les équipes tentent de développer des protocoles plus chroniques afin d' obtenir une dégénérescence plus progressive du système dopaminergique nigro-strié . Ces protocoles chroniques utilisent , pour une même dose totale de MPTP , des doses plus faibles et des injections espacées sur de plus longues périodes . L' équipe de Schneider a en effet montré que pour un traitement chronique ne provoquant pas de symptômes moteurs chez les animaux intoxiqués , la dose totale de MPTP injectée pouvait être deux fois supérieure à celle utilisée pour un traitement aigu générant des symptômes moteurs ( Schneider et al. , 1988 ; Schneider et Kovelowski , 1990 ) . Certains de ces protocoles chroniques utilisent des doses relativement fortes de MPTP ( 0 , 5 à 2 , 5 mg / kg ) mais injectées une seule fois par semaine sur des durées pouvant aller jusqu'à 21 mois ( Perez-Otano et al. , 1991 ; Hantraye et al. , 1993 ; Varastet et al. , 1994 ; Wullner et al. , 1994 ) . D' autres protocoles utilisent des doses beaucoup plus faibles ( 0 , 01 à 0 , 175 mk / kg ) injectées trois fois par semaine ( Schneider et Kovelowski , 1990 ) . Néanmoins , probablement pour des contraintes de temps , de nombreuses équipes utilisent des protocoles semi-chroniques avec des doses de MPTP de 0 , 15 à 0 , 5 mg / kg injectées 3 à 5 fois par semaine ( Elsworth et al. 1987 ; Song et Haber , 2000 ) . Enfin , des injections unilatérales intracarotidiennes de MPTP ont également été effectuées afin de développer des modèles « hémiparkinsoniens » ( Schneider et Dacko , 1991 ) . II.2.3 . Déficits moteurs induits par un traitement MPTP Le MPTP est particulièrement utilisé chez les primates non humains et les sub-primates . Il est généralement injecté par voie intramusculaire ou intraveineuse ce qui conduit à une lésion bilatérale du système dopaminergique mésencéphalique . L' injection de MPTP ( à partir de 0 , 3 mg / kg ) entraîne , dans la demi-heure qui suit , des comportements moteurs aigus qui se caractérisent par des mouvements anormaux et une dystonie des membres et du tronc . Les symptômes assimilés à ceux de la MP apparaissent dans les trois à quatre jours qui suivent l' injection . Le tableau clinique développé par les animaux intoxiqués au MPTP est très proche de celui de la MP idiopathique avec la présence d' une akinésie , d' une bradykinésie , d' une rigidité , d' une flexion caractéristique du dos ( posture voûtée ) , d' un ralentissement des mouvements et enfin l' existence de ' freezing ' ( arrêts brutaux au cours du mouvement ) ( Burns et al. , 1983 ; Degryse et Colpaert , 1986 ) . Le tremblement de repos est le symptôme moteur le plus difficile à obtenir . Il n' est observé que chez le singe vert , à une fréquence de 4 à 6 Hz , proche de celle existante chez le malade parkinsonien ( François et al. , 1999 ) et ne semble pas corréler avec le niveau de dénervation dopaminergique ( Herrero et al. , 1993 ) . Chez d' autres espèces comme le marmouset , le babouin ou le macaque , des tremblements d' action similaires à des secousses musculaires ont également été décrits . Outre les troubles moteurs , les singes intoxiqués au MPTP développent également des symptômes cognitifs dont l' apparition peut précéder celle des symptômes moteurs ( Schneider et Kovelowski , 1990 ; Schneider et Pope-Coleman , 1995 ; Slovin et al. , 1999 ) . Comme chez le patient parkinsonien , ces singes présentent des déficits de mémoire visuospatiale , de planification et de changement de stratégie au cours des tâches ( Schneider et Pope-Coleman , 1995 ) . II.2.4 . Topographie de la perte dopaminergique L' intoxication au MPTP produit chez le singe une dégénérescence neuronale qui touche inégalement les différentes aires dopaminergiques du mésencéphale . L' atteinte préférentielle de la SNc ( A9 ) a été montrée chez différentes espèces de singes intoxiqués ( Jacobowitz et al. , 1984 ; Langston et al. , 1984 ; Chiueh et al. , 1985 ; German et al. , 1988 ; Elsworth et al. , 1990 ) . La lésion de la substance noire prédomine dans les parties latérale et ventrale chez les singes traités de façon chronique ( Schneider , 1990 ; Hantraye et al. , 1993 ; Varastet et al. , 1994 ) , les aires tegmento-ventrale ( A10 ) , péri- et rétro-rubrale ( A8 ) étant moins atteintes ( Jenner et al. , 1986 ; German et al. , 1988 ; Herrero et al. , 1993 ) . L' atteinte différentielle de ces aires dopaminergiques par le MPTP est probablement corrélée à l' expression de l' état symptomatique des animaux . En effet , une atteinte de l' aire A10 n' est observée que chez les animaux développant des symptômes moteurs et elle est d' autant plus importante que les symptômes développés sont sévères ( Elsworth et al. , 1990 ; Pifl et al. , 1992 ) . Dans le striatum , on note une perte importante et non homogène en DA et fibres dopaminergiques . Néanmoins , chez les singes intoxiqués de façon aiguë , la topographie de dénervation dopaminergique n' est pas similaire à celle des malades parkinsoniens . En effet , chez l' homme , l' atteinte prédomine dans le putamen postérieur alors que chez le singe MPTP , la perte est équivalente dans le putamen et le noyau caudé avec une prédominance dans les parties caudales et dorsolatérales ( Elsworth et al. , 1987 , 1989 ; Pifl et al. , 1988 ) . Une perte plus faible de DA est également observée dans les parties ventrales du striatum ( noyau accumbens et parties ventrales du putamen et du noyau caudé ) chez le singe ( Elsworth et al. , 1987 , 1989 ; Pifl et al. , 1991 ; Graybiel et al. , 1993 ; Parent et Lavoie , 1993 ) . Les protocoles d' intoxication chronique induisent une atteinte plus représentative de celle observée chez l' homme avec une perte préférentielle de l' innervation dopaminergique du putamen par rapport au noyau caudé et une relative préservation des parties ventrales ( Hantraye et al. , 1993 ; Wullner et al. , 1994 ) . Cette différence de topographie de la perte dopaminergique selon les protocoles d' intoxication a été confirmée dans une étude de Pérez-Otano ( Pérez-Otano et al. , 1994 ) . Enfin , bien que des inclusions cytoplasmiques aient été décrites dans des modèles de singesMPTP , celles -ci ne présentent pas les caractéristiques des corps de Lewy ( Forno et al. , 1986 ) . Nous pouvons donc conclure que le tableau clinique et anatomo-pathologique du singe MPTP est très représentatif de celui observé dans la MP , faisant ainsi du singe MPTP le modèle le plus adapté à l' étude de la MP . Néanmoins , ce modèle présente quelques limites . En effet , quel que soit le protocole d' injection utilisé , une variabilité de la sensibilité des animaux au MPTP est observée , et se traduit par le développement de symptômes moteurs plus ou moins sévères pour une même dose injectée . D' autre part , on observe souvent chez ces animaux des phénomènes de récupération motrice qui prennent place malgré une perte importante des neurones dopaminergiques au sein du mésencéphale et une baisse des concentrations en DA dans le striatum ( Eidelberg et al. , 1986 ; Smith et al. , 1993 ) , alors qu' une telle récupération n' est jamais observée chez le malade parkinsonien . Cette récupération semble essentiellement liée à la sévérité de l' état symptomatique développé par l' animal . En effet , il a été montré que des animaux atteints sévèrement dès le début du traitement ne récupéraient pas alors que ceux ayant développés des symptômes modérés présentaient tous la capacité à récupérer ( Taylor et al. , 1997 , Elsworth et al. , 2000 ) . III . LE SYSTEME DES GANGLIONS DE LA BASE CHEZ LE RONGEUR ET LE PRIMATE Les ganglions de la base constituent un ensemble de structures sous-corticales anatomiquement interconnectées et impliquées dans le contrôle de la posture et du mouvement par l' intégration d' informations sensorielles , cognitives et motivationnelles ( Mink , 1996 ) . Ces structures sont au nombre de cinq : le striatum ( ou caudé-putamen ) se positionne comme l' entrée de ce circuit ; la substance noire pars reticulata ( SNr ) et le globus pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) en sont les structures de sortie ; le globus pallidus ( GP ou partie externe du globus pallidus chez l' homme et le singe ) et le noyau subthalamique ( NST ) sont considérés comme des structures de relais entre le striatum et les structures de sorties . L' association du thalamus à ce complexe explique la dénomination de noyau gris centraux ( NGC ) . Ces structures sont connectées pour former plusieurs boucles cortico-sous-corticales . De nombreuses aires corticales ( frontales , pariétales , temporales et limbiques ) envoient des projections vers les ganglions de la base qui sont en retour connectés au cortex frontal , incluant le cortex pré-frontal , pré-moteur et les aires motrices supplémentaires , via le thalamus ( Alexander et Crutcher , 1990 ; Alexander at al. , 1990 ) . Parallèlement à ce rôle des ganglions de la base dans la motricité , il existe aussi un circuit limbique impliqué dans des fonctions cognitives et mnésiques . Ainsi , les ganglions de la base intègrent -ils des informations sensorimotrices , associatives et limbiques pour produire des comportements contexte-dépendants . Bien que les études anatomiques montrent que la topographie des entrées corticales est conservée à chaque niveau des ganglions de la base ( Fig 12 ) à l' intérieur des différentes boucles motrice , oculomotrice , préfrontale et limbique ( Alexander et Crutcher , 1990 ) , suggérant ainsi une ségrégation du traitement des informations , des passerelles existent entre ces boucles . Nous reviendrons sur l' organisation fonctionnelle des ganglions de la base dans le paragraphe III . 2 . Figure 12 : Schéma illustrant le maintien de l' organisation topographique au sein des différentes structures des ganglions de la base chez le rat . LGP : Globus Pallidus Latéral ; SNR : Substance Noire Réticulée ; MGP : Globus Pallidus Médian . ( D' après ' the rat nervous system ' third edition , G. Paxinos , Elsevier Academic Press , 2004 ) . Le dysfonctionnement des ganglions de la base engendre de profonds désordres moteurs qui peuvent être de deux types : hyperkinétiques , comme dans la chorée de Huntington ( caractérisée par la dégénérescence des neurones efférents du stritaum ) ou encore dans l' hémiballisme ( manifestation clinique d' un hypofonctionnement ou d' une lésion du NST ) , ou hypokinétiques comme dans la MP . Au cours de ce chapitre , chaque structure appartenant aux ganglions de la base sera présentée séparément . Nous terminerons cette partie en présentant l' organisation anatomo-fonctionnelle de l' ensemble de ces structures d' abord selon le modèle ' classique ' proposé par Albin en 1989 ( Albin et al. , 1989 ) puis , en tenant compte des remises en question récentes apportées à celui -ci . Enfin , compte tenu des différences fonctionnelles existant entre les espèces , les rappels bibliographiques présentés ici concerneront uniquement le rat et le singe , les deux modèles utilisés au cours de ce travail . III .1 . Anatomie descriptive et connectivité III .1.1 . Le Striatum Le striatum est composé de trois parties : le noyau caudé , le putamen et le noyau accumbens . Chez les primates , le caudé et le putamen sont séparés par une cloison dans laquelle le réseau cortico-fugal fusionne avec la capsule interne ( Fig 13 ) . Chez les rongeurs , et notamment le rat , les fibres cortico-fugales sont dispersées et il n' existe pas de séparation entre ces deux noyaux . Figure 13 -Schéma en trois dimensions d' un striatum de singe D' après http ) Figure 14 - Schéma illustrant l' innervation dopaminergique des striosomes et de la matrice du striatum ( A ) à partir des différentes structures dopaminergiques du mésencéphale ( B , C et D ) . Les neurones dopaminergiques qui se projettent sur la matrice proviennent de la partie dorsale de la SNc , de l' ATV et de l' aire rétrorubrale ( B , C et D ) . Ceux se projettant sur les striosomes proviennent de la partie ventrale de la SNc et des îlots dopaminergiques présents dans la SNr ( B , C et D ) . CP : caudé-putamen ; SNC : Substance Noire Compacte ; VTA : Aire Tegmentale Ventrale ; RRF : Aire Rétro-Rubrale ( D' après ' the rat nervous system ' third edition , G. Paxinos , Elsevier Academic Press , 2004 ) . C' est pourquoi le terme caudé-putamen ou striatum est souvent utilisé . Chez le rat et le singe , comme dans la plupart des espèces , le noyau accumbens est situé ventralement . le noyau caudé et le putamen sont respectivement situés médialement et latéralement chez le singe et forment la partie dorsale du striatum chez le rat . Le striatum présente une hétérogénéité neurochimique qui a été décrite pour un grand nombre de neuropeptides , de neurotransmetteurs et d' enzymes participant au métabolisme de ces neurotransmetteurs ( Graybiel et Ragsdale , 1978 ; Herkenham et Pert , 1981 ) . Cette hétérogénéité neurochimique confère au striatum une organisation régionale dite " en mosaïque " qui permet de différencier deux compartiments : la matrice et les striosomes . Les striosomes , pauvres en acétylcholine estérase mais riches en substance P , neurotensine et tyrosine hydroxylase se différencient de la matrice , riche en acétylcholine estérase ( AChE ) , somatostatine et calbindine ( Fig 14A ) ( Gerfen 1985 ; Graybiel , 1990 ; Gerfen et Wilson 1996 ) . La matrice occupe plus de 85 % de la surface striatale alors que les striosomes ne constituent que 10 à 20 % du ce volume au sein duquel duquel ils forment un labyrinthe tridimensionnel . Par ailleurs , il faut noter que cette compartimentation neurochimique est étroitement liée à la topographie des afférences et des efférences striatales ( Graybiel et Ragsdale 1978 ; Divac , 1983 ; Gerfen , 1984 , 1989 , 1992 ; Gerfen et Young , 1988 ; Gerfen et al. , 1985 , 1987a , 1987b ; Herkenham et Pert 1981 ) . En effet , la matrice reçoit plutôt les afférences dopaminergiques provenant de la partie dorsale de la SNc ( aire A9 ) , de l' aire tegmentale ventrale ( aire A10 ) et du noyau rétrorubral ( aire A8 ) ( Fig 14 A , B , C et D ) , et les afférences corticales sensorimotrices et cingulaires , alors que les striosomes reçoivent les projections issues de la partie ventrale de la SNc , des îlots dopaminergiques présents dans la SNr et des cortex limbique et pré-limbique ( Fig 14 A , B , C et D ) . De plus , la matrice projette préférentiellement dans la SNr et l' EP alors que les sites de projection des striosomes sont situés dans la SNc ( Jimenez-Castellanos et Graybiel , 1987 ) . Cette voie striato-nigrique est d' ailleurs considérée comme une boucle de retour de l' innervation dopaminergique nigrostriée , assurant une sorte de feedback régulateur ( Domesick , 1981 ) . Cependant , les neurones striataux à projection pallidale ou nigrale ne semblent pas être répartis selon l' organisation des compartiments patch / matrix ( Gerfen et Young , 1988 ) . Enfin , les neurones thalamiques provenant des noyaux intralaminaires et qui se projettent sur le striatum obéissent à la répartition patch-matrix ( Beckstead 1985 ; Berendse et al. 1988 ; Herkenham et Pert 1981 ; Xu et al. 1991 ) . Les afférences provenant des noyaux parafasciculaires ( PF ) / centro-médian ( CM ) fournissent des entrées directes dans la matrice alors que les patchs reçoivent des projections issues de zones plus restreintes des noyaux intralaminaires du thalamus . III . 1.1.1 Les neurones striataux On distingue principalement deux types de neurones striataux : les neurones intrinsèques au striatum , encore appelés interneurones et les neurones de projection dits neurones épineux , car riches en épines dendritiques ( Chang et al. , 1981 ; voir pour revue Gerfen et Wilson , 1996 ; Kawagushi , 1997 ) . Figure 15 - Représentation de l' étendue des dendrites ( noir ) et des axones collatéraux ( gris ) d' un interneurone cholinergique ( D' après Paxinos , 2004 ) striatal . Figure 16 -Représentation de l' étendue de l' arbre dendritique d' un interneurone GABAergique striatal ( D' après Paxinos , 2004 ) Les neurones épineux représentent 90 à 95 % des neurones du striatum . Ce sont des neurones de taille moyenne qui possèdent un soma ovoïde ou polygonal ( 10 à 20 µm de diamètre ) dont les dendrites sont couvertes d' épines sauf sur leurs parties proximales . Les neurones épineux sont essentiellement GABAergiques et co-expriment des peptides différents selon le territoire sur lequel ils se projettent . Les neurones striataux qui expriment la dynorphine et la substance P en plus du GABA , innerveraient préférentiellement la SNr et l' EP ou GPi alors que les neurones co-localisant le GABA et l' enképhaline innerveraient préférentiellement le GP ( voir pour revue Heimer et al. , 1995 ; Gerfen and Wilson , 1996 ) . Cependant , cette répartition semble plus complexe . Des études neurochimiques ont montré qu' il existait une population de neurones co-exprimant la substance P , l' enképhaline et la dynorphine ( Besson et al. , 1990 ) et que certains neurones striataux projetaient à la fois sur le complexe pallidal et la SNr ( Loopuijt et Van Der Kooy , 1985 ; Kawagushi et al ; 1990 ; Parent et al. , 1995 ; Wu et al. , 2000 ; Levesque et al. , 2003 ) . De plus , des interactions entre ces deux voies de projection ont également été mises en évidence au niveau de colatérales d' axone du striatum ( Yung et al. , 1996 ) . Figure 17 - Photographies d' interneurones GABAergiques Striataux immunoréactifs pour la parvalbumine ( A ) ou la somatostatine ( B ) Figure 18 -Représentation schématique de la distribution des interneurones striataux GABAergiques co-exprimant la parvalbumine ( ) ou la somatostatine ( ) . Remarquez le gradient de répartition inversé de ces deux types d' interneurones striataux : les neurones à parvalbumine sont plus nombreux dans la partie dorso-latérale du striatum alors que ceux à somatostatine sont plus nombreux dans la région ventrale . ( D' après ' the rat nervous system ' third edition , G. Paxinos , Elsevier Academic Press , 2004 ) Les interneurones striataux représentent entre 5 et 10 % de la totalité des neurones du striatum . Ils constituent une population hétérogène parmi laquelle on distingue deux populations : les neurones cholinergiques et les GABAergiques ( Kawagushi et al. , 1995 ) . Les neurones cholinergiques ou cellules non épineuses de type II sont les plus gros des neurones striataux ( 20 à 50 µm ) et sont caractérisés par une arborisation dendritique et axonale étendue ( 500 - 700 µm ) ( Fig 15 ) ( Bolam et al. , 1984 ; Phelps et al. , 1985 ; DiFiglia , 1987 ; Kawaguchi et al. , 1997 ) . Ils représentent 1 à 2 % de la population totale des neurones striataux , et sont repartis de façon homogène au sein du striatum . Les interneurones GABAergiques sont des cellules de taille moyenne ( 10 à 30 µm ) fusiformes ou polygonales ( Fig 16 ) . On en distingue trois types selon qu' ils co-expriment la parvalbumine ( Fig 17 A ) ( Cowan et al. , 1990 ; Kita et al. , 1990 ) , la calrétinine ( Bennett et Bolam , 1993 ) ou la somatostatine ( Fig 17 B ) . Les neurones à calrétinine sont essentiellement localisés dans la partie dorso-médiane du striatum tandis que les neurones à parvalbumine ( Fig 18 ) , bien que distribués sur l' ensemble du striatum , sont plus nombreux dans la région dorso-latérale . Ces derniers présentent une arborisation dendritiques rayonnante , localisée à proximité du corps cellulaire et leur arborisation axonale est dense . Les neurones à somatostatine ou cellules non épineuses de type I et III , forment une population minoritaire de cellules de petite taille ( 12 - 25 µm ) co-localisant également le neuropeptide Y ( Smith et Parent , 1986 ; Béal et al. , 1987 ; Rushlom et al. , 1995 ; Figueredo-Cardenas et al. , 1996 ) et dont la répartition au sein du striatum suit une gradient dorso-ventral ( Fig 18 ) . Bien qu' en faible proportion , les interneurones striataux participent activement à la circuiterie locale au sein du striatum du fait de leur dense arborisation dendritique . III . 1.1.2 . Les afférences striatales Les projections cortico-striatales ( Fig 19 ) représentent la principale source d' afférences du striatum . Elles sont de nature glutamatergique et proviennent de l' ensemble du cortex cérébral et en particulier des cortex sensorimoteur et pré-moteur ( voir pour revue Gerfen et Wilson , 1996 ) . Différentes régions corticales convergent vers un même territoire du striatum , suggérant un rôle intégratif de celui -ci , mais selon une somatotopie bien précise ( voir pour revue , McGeorge et Faull , 1989 ) . Brièvement , les régions dorsale et latérale du striatum sont massivement innervées par le cortex sensorimoteur ( avec conservation de l' organisation somatotopique rostro-caudale ) alors que la région ventrale , en particulier le noyau accumbens , reçoit des afférences de l' hippocampe ( Kelley et Domesick , 1982 ) , du cortex préfrontal , des cortex insulaire , périrhinal et entorhinal ( Krayniak et al. , 1981 ; Sorensen et Witter , 1983 ) et intervient plutôt dans les fonctions limbiques des ganglions de la base . L' organisation topographique des projections corticostriatales respecte donc une régionalisation fonctionnelle . Cette organisation particulière a permis de proposer différents modèles de fonctionnement des ganglions de la base pour le traitement des informations corticales , toutefois , aucun d' entre eux ne semble pleinement satisfaisant . Il est à noter que ces projections cortico-striatales forment des synapses de type asymétrique sur la tête des épines dendritiques des neurones de projection ( Somogyi et al. , 1981 ; Dube et al. , 1988 ; Smith et al. , 1994 ) et sur les prolongements dendritiques des interneurones ( Lapper et Bolam , 1992 ; Bennett et Bolam , 1994 ) . Figure 19 - Représentation schématique des principales afférences du striatum GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . Les projections thalamo-striatales ( Fig 19 ) proviennent des noyaux intralaminaires du thalamus et plus particulièrement du complexe centromédian parafasciculaire ( CM / PF ) ( Deschenes et al. , 1995 ) . De nature glutamatergique , elles représentent des entrées striatales similaires aux afférences corticales et sont organisées topographiquement selon les axes antéro-postérieur et médio-latéral ( Van Der Kooy et Carter , 1979 ) . Il est à noter que les neurones striataux recevant les afférences thalamiques semblent appartenir à une population neuronale distincte de celle recevant les afférences corticales ( Dube et al. , 1988 ; Smith et al. , 1994 ) . Les projections nigro-striatales . ( Fig 19 ) . Le striatum reçoit une importante afférence dopaminergique , principalement originaire de la substance noire compacte ( SNc ) qui innerve le striatum dorsal et qui forme le système dopaminergique nigro-strié ( Faull et Carman , 1968 ) . Il reçoit aussi , dans une moindre mesure , des afférences dopaminergiques provenant de l' ATV , qui innerve principalement le striatum médian et ventral , ainsi que de l' aire rétrorubrale ( voir pour revue Joel et Weiner , 2000 ) . Les axones des neurones du système nigro-strié se divisent en quatre ou cinq branches principales qui s' étendent à l' intérieur du striatum dorsal , puis se ramifient en une multitude de prolongements fins portant de nombreuses varicosités ( Gauthier et al. , 1999 ) . Cette innervation divergente est organisée selon une topologie précise : les fibres originaires de la région médiane de la SNc innervent la partie médiane du striatum alors que celles partant de la partie antérieure de la SNc se projettent dans le striatum postérieur ( Faull et Mehler , 1978 ) . Les terminaisons dopaminergiques issues des neurones dopaminergiques mésencéphaliques établissent des contacts synaptiques symétriques de type " en passant " ( voir pour revue Gerfen et Wilson , 1996 ; Bolam et al. , 2000 ) localisés au niveau du cou des épines dendritiques , des troncs dendritiques proximaux et parfois même des corps cellulaires de ces neurones . La SNc , le cortex et le thalamus constituent l' origine des trois principales voies afférentes striatales . Cependant d' autres projections , quantitativement mineures , ont été mises en évidence et proviennent notamment du pallidum , du noyau basolatéral de l' amygdale , du noyau subthalamique , du noyau dorsal du raphé , de la formation réticulée et du noyau pédonculopontin ( Veening et al. , 1980 ; Mori et al. , 1985 ; Parent , 1990 ) ( Fig 13 ) . III . 1.1.3 . Les efférences striatales Le striatum projette massivement des efférences GABAergiques vers les deux segments du pallidum ( GPe ( ou GP chez le rat ) , et GPi ( ou EP chez le rat ) ) et la SNr ( Fig 20 ) . Ces projections sont organisées topographiquement de telle sorte que la compartimentation fonctionnelle du striatum demeure préservée dans les noyaux de sortie des ganglions de la base et au niveau du GP ( Brann et Emson , 1980 ; Mogenson et al. , 1983 ; Gerfen , 1985 ; Parent , 1990 ; Hazrati et parent , 1992 ; Parent et Hazrati , 1994 ; Deniau et al. , 1996 ) . Ainsi , au niveau de la SNr , chaque région striatale projette sur toute la longueur de la SNr en respectant les relations topographiques dans le sens médiolatéral mais en les inversant dans le sens dorsoventral ( Deniau et al. , 1996 ) . De plus , étant donné la forte densité cellulaire du striatum par rapport à celle des structures cibles , il existe probablement un très haut degré de convergence des projections striatales sur ces structures ( voir pour revue , Smith et al. , 1998 ) . Enfin , des projections striatales ont également été décrites au niveau de la SNc . Ces neurones , dont les terminaisons neuronales co-localisent le GABA , la dynorphine et la substance P , sont localisés au sein des striosomes ( Kawagushi , 1997 ) ( Fig 20 ) . Figure 20 - Représentation schématique des principales efférences du striatum GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . III .1.2 . Le Globus Pallidus Chez le primate , le pallidum est séparé par la lame médullaire en deux segments , le segment médian ou interne ( GPi ) et le segment latéral ou externe ( GPe ) . Chez les rongeurs , le segment interne du pallidum , appelé noyau entopédonculaire , se restreint à un groupe cellulaire situé dans le pédoncule cérébral . III . 1.2.1 . Les neurones pallidaux Les segments pallidaux se composent principalement de neurones de projection qui utilisent le GABA comme neurotransmetteur . Ils s' individualisent en deux populations neuronales différentiables sur la base de leur arborisation dendritique . La première population est caractérisée par des neurones possédant un arbre dendritique discoïde orienté perpendiculairement aux afférences sriatales ( Kita et Kitai , 1994 ; Nambu et Linas , 1997 ) . Ce type cellulaire est observé dans toute l' étendue de la structure ( Kita et Kitai , 1994 ; Nambu et Linas , 1997 ) . Du corps cellulaire de ces neurones de taille moyenne ( 100 à 300 µm 2 ) à grande ( > 300 µm 2 ) partent 2 à 5 dendrites primaires longues et de gros diamètre se ramifiant assez peu et dépourvues d' épines dendritiques ( Kita et Kitai , 1994 ) . La seconde catégorie cellulaire est composée de neurones présentant un arbre dendritique radial ( Kita et Kitai , 1994 ; Nambu et Linas , 1997 ) . Ces neurones , moins nombreux que les premiers , présentent un corps cellulaire de petite taille ( < 100 µm 2 ) ou de taille moyenne ( 100 à 300 µm 2 ) d' où partent 3 à 5 dendrites primaires courtes et fines recouvertes plus ou moins densément d' épines dendritiques ( Kita et Kitai , 1994 ; Nambu et Linas , 1997 ) . La taille et la diffusion du champ dendritique apparaissent similaires quel que soit le type cellulaire considéré avec des collatérales présentes au sein même du pallidum et se ramifiant pour innerver le striatum , la capsule interne , le NST , la SNr et l' EP ou GPi . III . 1.2.2 . Les afférences pallidales Le striatum représente , tant chez le singe que chez le rat , la principale afférence du GP au niveau duquel la topographie fonctionnelle de la mosaïque striatale est conservée ( Brann et Emson , 1980 ; Chang et al. , 1981 ; Mogenson et al. , 1983 ) ( Fig 21 ) . Ces projections forment une arborisation diffuse établissant des synapses symétriques avec les neurones pallidaux ( Parent et Hazrati , 1995 a , b ; Smith et al. , 1998 ) sur toute la longueur de leurs dendrites . Chez le singe , les boutons terminaux des fibres striatales représentent plus de 80 % des contacts synaptiques s' établissant sur les neurones du GP ( Shink et Smith , 1995 ) . Figure 21 - Représentation schématique des principales afférences du globus pallidus Pe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . Le pallidum ( GP et GPi / EP ) reçoit également des afférences glutamatergiques provenant du NST ( Kita et Kitai , 1987 ; Van Der Kooy et Hattori , 1980 ; Robledo et Féger , 1990 ) et des noyaux intralaminaire du thalamus ( Mouroux et al. , 1997 ) ( Fig 21 ) . Des afférences dopaminergiques provenant notamment des collatérales des fibres de la voie nigro-striée ont été également décrites chez le rat , le singe , et chez l' homme ( Gauthier et al. , 1999 ; Jan et al. , 2000 ; Prensa et al. , 2000 ) ( Fig 21 ) . Le GP est aussi innervé par l' EP ou GPi ( Fink-Jensen et Mikkelsen , 1991 ) et le noyau pédoculopontin ( NPP ) ( Scarnati et al. , 1987 ) . III . 2.2.3 . Les efférences pallidales III . 2.2.3 . 1 . Les efférences du GPe ou GP Un double marquage rétrograde a permis de mettre en évidence que les axones des neurones pallidaux se projettent sur les neurones de la SNr et du noyau EP ( GPi ) ( Fig 22 , 23 ) à la fois chez le rat et le singe ( Hazrati et al. , 1990 ; Smith et Bolam 1990 , 1991 ; Bolam et Smith , 1992 ; Kita et Kitai , 1994 ; Shink et al. , 1996 ) . Des études ultrastructurales ont permis de préciser que ces projections pallidales établissaient de larges contacts symétriques répartis de façon relativement égale sur le soma ( 30 % ) et sur la partie proximale ( 39 % ) ou distale ( 31 % ) des dendrites ( Smith et Bolam , 1990 ) . Figure 22 -Vue parasagittale d' une reconstruction des projections d' un neurone du GPe sur le NST et le GPi . Notez l' innervation dense et précise du NST . ( D' après Parent et al. , 2001 ) . Figure 23 - Représentation schématique des principales efférences du globus pallidus GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . Les neurones pallidaux projettent massivement , par le biais de collatérales d' axones , sur le NST ( Fig 22 , 23 ) et établissent des contacts synaptiques sur l' ensemble de ces neurones ( Smith et al. , 1990 ; Kita et Kitai , 1994 ) . Ces projections pallidales sur le NST respectent une topographie médiolatérale et rostrocaudale ( Parent et Hazrati , 1995b ) . Les neurones situés dans la partie latérale du GP se projettent préférentiellement dans les deux tiers latéraux du NST , alors que ceux situés dans la région médiane du GP et dans le pallidum ventral sous commissural se terminent respectivement dans les parties ventromédiane et dorsomédiane du tiers médian du NST ( Parent et Hazrati , 1995a ; Smith et al. , 1998 ) . La réciprocité de ces projections pallido-subthalamiques a également été montrée ( Groenwegen et Berendse , 1990 ; Shink et al. , 1996 ) . La majorité des neurones du GP projette à la fois sur le NST et les structures de sorties des ganglions de la base , SNr et GPi / EP par des collatérales d' axone ( Kita et Kitai , 1994 ) . L' activité des neurones pallidaux influence donc fortement celle des neurones du NST ( Ryan et al. 1992 ) mais ne suffit pas à expliquer à elle seule l' activité électrique du NST ( Hassani et al. 1996 ) . Il existe également des projections du GP sur le striatum ( Fig 23 ) , dont la présence a été confirmée chez le rat , le chat et le singe ( Beckstead , 1983 ; Staines et al. , 1981 ; Kita et Kita , 2001 ) . Ces projections pallido-striatales finissent par représenter une entrée importante vers le striatum depuis que l' on sait que chaque neurone du GP se projettant sur la SNr envoie une collatérale vers le striatum ( Staines et Fibiger 1984 ) . Enfin , le GP projette également sur les neurones de la SNc ( Smith et Bolam , 1990 ; Bevan et al. , 1996 ) et sur plusieurs noyaux thalamiques : le noyau réticulé ( Shammah-Lagnado et al. , 1996 ; Kayahara et Nakano , 1998 ) et le noyau paraventriculaire ( Sugimoto et Hattori , 1984 ) mais aussi sur les colliculi inférieurs ( Yasui et al. , 1990 ) et sur le NPP ( Moriizumi et Hattori , 1992 ) ( Fig 23 ) . III . 2.2.3 . 2 . Les efférences du GPi ou EP Les neurones de l' EP / GPi projettent essentiellement sur le thalamus , plus particulièrement sur les noyaux ventrolatéral et ventro-antérieur ( voir pour revue Parent et Hazrati , 1995a ) . Ils se projettent également sur le noyau pédoculopontin et l' habénula avec un faisceau de projections beaucoup plus important chez le rongeur que chez le singe ( Van Der Kooy et Carter , 1981 , voir pour revue Parent et Hazrati , 1995a ) . III .1.3 . Le Noyau Subthalamique Le NST est un petit noyau fortement vascularisé et contenant une population neuronale dense , localisée dans la portion caudale du diencéphale , entre la partie ventrale de la zona incerta et la partie dorsale des pédoncules cérébraux . Tout comme le striatum , le NST présente des territoires fonctionnels distincts , reflétés par l' organisation topographique de ses nombreuses afférences . Ainsi , la partie médiane du NST est interconnectée avec des structures appartenant à la partie limbique du circuit des ganglions de la base , tandis que la partie latérale du NST est plutôt liée à des structures impliquées dans le circuit moteur des ganglions de la base ( Groenewegen et Berendse , 1990 ; Smith et al. , 1990 ) . Les études morphologiques réalisées avec de récentes méthodes de traçage semblent montrer que le NST était plus qu' un simple GPe . ( D' après Parent et al. , 2001 ) . relais des informations pallidales . Sa relation étroite avec les principales structures des ganglions de la base indique que le NST joue probablement un rôle pivot dans l' organisation fonctionnelle des noyaux gris centraux ( Kitai et Kita , 1987 ; Levy et al. , 1997 ) . III . 1.3.1 . Les neurones subthalamiques Chez le rat , le NST apparaît comme une structure homogène , composée essentiellement , si ce n' est exclusivement , d' un seul type de neurones de projection utilisant le glutamate comme neurotransmetteur ( Robledo et Féger 1990 ) . À l' inverse , chez le singe , cinq types distincts de neurones de projection ont pu être identifiés sur la base de leurs structures cibles ( Sato et al. , 2000 ) . Des corps cellulaires fusiformes , polygonaux ou ovoïdes des neurones du NST ( 25 à 50 µm de diamètre ) partent 3 à 4 dendrites primaires qui se ramifient ensuite en prolongements fins partiellement recouverts d' épines dendritiques ( Hammond et Yelnik , 1983 ; Kita et al. , 1983 ) . Les dendrites du NST peuvent présenter jusqu'à 6 ramifications successives et s' étendent principalement dans le plan du noyau . Le champ dendritique épouse la forme et les dimensions du NST , cependant , chez le rat , certaines dendrites sortent des limites ventrale , rostrale et dorsale pour se terminer respectivement dans le pédoncule cérébral , la capsule interne et la zona incerta ( Hammond et Yelnik , 1983 ) . On parle de ' noyau ouvert ' . Chez le primate , le noyau est dit ' fermé ' car limité dorsalement par un faisceau de fibres . L' axone des neurones du NST se divise en deux branches principales dont l' une part dorsolatéralement dans le pédoncule cérébral pour se terminer dans le complexe pallidal alors que la deuxième branche innerve la substance noire réticulée ( Fig 24 ) ( Hammond et Yelnik , 1983 ; Kita et al. , 1983 ) . Le marquage intracellulaire à la HRP montre que , chez le rat , la branche subthalamo-pallidale est plus fine que la branche subthalamo-nigrale ( Kita et al. , 1983 ) . Cette différence de diamètre axonal entre les projections ascendantes et descendantes n' est pas retrouvée chez le singe ( Sato et al. , 2000 ) . Enfin , les données de la littérature divergent quant à la présence d' interneurones au sein du NST . Quelques études ont identifié des interneurones chez le rat ( Chang et al. , 1983 ) et le singe ( Rafols et Fox , 1976 ) alors que d' autres ne les ont pas observés ( Yelnik et Percheron , 1979 ) . III . 1.3.2 . Les afférences subthalamiques Le NST reçoit des projections massives du cortex ( Kitai et Deniau , 1981 ; Canteras et al. , 1990 ) et du GP / GPe ( Carter et Fibiger , 1978 ) ( Fig 25 ) . La SNc , ( Campbell et al. , 1985 ; Hassani et al. , 1997 ) , l' aire tegmentale ventrale ( Hassani et al. , 1997 ) , le noyau pédonculopontin ( PPN ) , le complexe centro-médian et le noyau parafasciculaire du thalamus et le raphé dorsal projettent également sur le NST ( Gerfen et al. , 1982 ; Groenewegen et Berendse , 1990 ; Parent et Hazrati , 1995 ) ( Fig 25 ) . Figure 25 - Représentation schématique des principales afférences du noyau subthalamique GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . Les projections cortico-subthalamiques : sont massives , ipislatérales et de nature glutamatergique . Chez le singe , la principale projection corticale du NST provient du cortex moteur primaire . Ces projections se terminent dans la partie dorsolatérale du noyau et présente une organisation somatotopique ( Nambu et al. , 1996 ) . Le NST reçoit également des projections en provenance du cortex pré-moteur , de l' aire motrice supplémentaire ( AMS ) et de la pré-AMS qui se localisent également sur de larges régions dorsales du noyau mais plus ventralement que celles provenant du cortex moteur primaire ( Nambu et al. , 1997b ) . La région ventro-médiane du NST reçoit quant à elle des projections des aires oculomotrice et oculomotrice supplémentaire ( Stanton et al. , 1988 ) . Chez le rat , les cortex moteur et somato-sensoriel primaires , préfrontal , cingulaire médian et dans une moindre mesure le cortex insulaire ( Canteras et al. , 1990 ) représentent la source majeure des afférences corticales du NST . La majorité de ces afférences corticales proviennent de la couche V ( Kitai et Deniau , 1981 ) et certains neurones corticaux projettent à la fois sur le NST et le striatum via des collatérales d' axone ( Féger et al. , 1994 ) . Le cortex moteur primaire projette largement sur toute l' étendue du NST selon une organisation rostro-caudale et médio-latérale précise ( Afsharpour , 1985 ) . Les projections pallido-subthalamiques ont été décrites plus haut dans le paragraphe concernant les efférences pallidales ( III . 1.2.3 . 1 . ) . Les projections thalamo-subthalamiques provenant du CM / PF ont été décrites à la fois chez le rat ( Gerfen et al. , 1982 ; Sugimoto et Hattori , 1983 ; Féger et al. , 1994 ; Groenewegen et Berendse , 1990 ) et le singe ( Sadikot et al. , 1992 ) . Chez le rat , ces projections proviennent principalement de la partie médiane du PF ( Gerfen et al. , 1982 ; Sugimoto et Hattori , 1983 ; Groenewegen et Berendse , 1990 ) . Des expériences de double marquage rétrograde chez le rat indiquent que ces projections thalamo-subthalamiques proviennent de neurones différents de ceux qui projettent dans le striatum ( Féger et al. , 1994 ) . Ces neurones thalamo-subthalamiques se terminent sur les neurones du NST qui projettent sur le GP ( Sugimoto et Hattori , 1983 ) . Des études neurochimiques , pharmacologiques et électrophysiologiques suggèrent fortement que ces projections thalamo-subthalamiques sont excitatrices et utilisent le glutamate ( Glu ) comme neurotransmetteur ( Mouroux et al. , 1995 ) . L' organisation topographique médiolatérale du noyau parafasciculaire est relativement bien conservée au niveau du NST ( Groenewegen et Berendse , 1990 , Bevan et al. , 1995 ) . Cependant , un recouvrement des projections du PF médial et latéral est observé dans le quart rostral du NST , ce qui pourrait constituer une zone de convergence entre les canaux d' informations limbique et sensorimoteur ( Bevan et al. , 1995 ) . L' innervation dopaminergique nigro-subthalamique est principalement issue de la SNc . Cette innervation directe des neurones du NST n' a été établie de façon claire que très récemment , d' abord chez le rat puis chez le primate et l' homme ( Hassani et al. , 1997 ; Gauthier et al. , 1999 ; Hedreen , 1999 ; François et al. , 2000 ) . Chez le rat et l' homme , la SNc projette sur l' ensemble du NST avec une certaine correspondance topographique puisque les parties dorsolatérale et ventrolatérale de la SNc innervent préférentiellement les régions dorsolatérale et ventrolatérale du NST ( Hassani et al. , 1997 ) . Chez le singe , il semblerait que la partie ventrolatérale du NST ne reçoive pas d' innervation dopaminergique ( Lavoie et al. , 1989 ) . Le noyau pédonculo-pontin ( NPP ) envoie des projections bilatérales denses sur toute l' étendue du NST et lui fournit sa principale afférence cholinergique ( Hammond et al. , 1983 ; Canteras et al. , 1990 ; Lavoie et Parent , 1994 ) . En plus des terminaisons cholinergiques , des terminaisons glutamatergiques et GABAergiques en provenance du NPP ont également été mises en évidence dans le NST ( Bevan et Bolam , 1995 ) . Plus récemment , il a été montré que la plupart des terminaisons cholinergiques au sein du NST présentaient une forte immunoréactivité au glutamate ( Clarke et al. , 1997 ) . Chez le rat , la partie rostrale du raphé dorsal projette de façon diffuse et bilatérale sur le NST ( Mori et al. , 1985 ; Canteras et al. , 1990 ) . Les fibres sérotoninergiques innervent plus particulièrement les parties ventrales et médianes du NST chez le singe ( Mori et al. , 1985 ) . III . 1.3.3 . Les efférences subthalamiques La nature glutamatergique excitatrice des terminaisons des neurones du NST sur chacune de ses structures cibles est aujourd'hui bien établie . Elle repose sur des observations immunohistochimiques ( Kita et Kitai , 1987 ; Parent et Smith , 1987 ; Smith et Parent , 1988 ) et électrophysiologiques ( Nakanishi et al. , 1987 , 1991 ; Robledo et Féger , 1990 ) . Les principales structures cibles du NST Les efférences du NST se projettent principalement sur le GP ( GPe chez le primate ) l' EP ou GPi et la SNr ( Fig 26 ) ( Van Der Kooy et Hattori , 1980 ; Hammond et Yelnik , 1983 ) . Chez le rat , les neurones du NST émettent de nombreuses collatérales . Des marquages intracellulaires ( Hammond et Yelnik , 1983 ; Kita et al. , 1983 ) , des études électrophysiologiques ( Hammond et al. , 1983 ) et l' utilisation de traceurs ( Bevan et al. , 1994 ) ont montré qu' un même neurone du NST envoyait des collatérales dans le GP , l' EP et la SNr ( Fig 24 ) ( Deniau et al. 1978 ; Van Der Kooy et Hattori , 1980 ) . Chez le singe , le degré de collateralisation est plus faible ( Carpenter et al. , 1981 ; Smith et al. , 1990 ) et les neurones du NST envoyant des collatérales sur les trois cibles principales du noyau ne représentent que 20 % de la population totale ( voir pour revue Hamani et al. , 2004 ) . L' utilisation de technique de double marquage avec des traceurs antérogrades a permis de montrer que les neurones de la SNr et de l' EP / GPi qui reçoivent des afférences en provenance du NST sont également les cibles des neurones du striatum et du GP / GPe ( Bolam et al. , 1993 ; Bevan et al. , 1994 ; Smith et al. , 1998 ) . Néanmoins , les fibres subthalamiques projettent sur un grand nombre de neurones pallidaux où elles forment des contacts sur les corps cellulaires alors que les fibres striatales projettent de façon plus restreinte sur quelques neurones en formant des contacts sur les dendrites distales ( Hazrati et Parent , 1992a , b , c ) . Somatotopie des projections L' organisation topographique dorso-ventrale et médio-latérale du NST est parfaitement conservée au niveau de ces structures cibles ( Van Der Kooy et Hattori , 1980 ; Kita et Kitai , 1987 ; Bevan et al. , 1994 ) sauf pour le GP où une inversion de la topographie dorso-ventrale est observée . De plus , il a été montré chez le primate que les neurones des territoires sensorimoteur , associatif et limbique du NST sont réciproquement connectés avec les neurones des mêmes territoires fonctionnels dans le GPe ( GP chez le rat ) et innervent les neurones des territoires fonctionnels correspondant dans le GPi ( EP chez le rat ) ( Shink et al. , 1996 ) . Les autres efférences D' autres projections du NST , plus discrètes , ont été décrites sur la SNc ( Kita et Kitai , 1987 ; Smith et al. , 1990 ) , le striatum ( Kita et Kitai , 1987 ) , le NPP ( Hammond et al. , 1983 ; Kita et Kitai , 1987 ) , la moelle épinière ( Kita et Kitai , 1987 ; Takada et al. , 1987 ) et le cortex ( Jackson et Crossman , 1981 ) ( Fig 26 ) . Figure 26 - Représentation schématique des principales efférences du noyau subthalamique GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . III .1.4 . La Substance Noire III . 1.4.1 . Les neurones nigraux La Substance Noire ( SN ) , située dans le mésencéphale ventral , se divise en deux parties : - La SN compacte ( SNc ) , dense , située dorsalement , contient de nombreux corps cellulaires dopaminergiques . Elle représente , avec l' ATV et l' aire rétrorubrale , l' une des 3 régions dopaminergiques du mésencéphale . La répartition de l' arborisation dendritique de ces neurones permet de les classer en deux groupes : l' un constitué des neurones situés dans la partie dorsale de la SNc , dont les dendrites restent principalement dans cette structure ; l' autre représenté par des neurones situés dans la partie ventrale de cette SNc et dont les dendrites s' étendent ventralement dans la SNr ( Fig 27 ) ( François et al. , 1987 ; Tepper et al. , 1987 ) . Figure 27 - Schéma d' une coupe sagittale de substance noire montrant l' organisation des neurones dopaminergiques de la SNc et des neurones GABAergiques de la SNr . Notez les dendrites de la partie ventrale de la SNc qui s' étendent au niveau de la SNr . Notez également que le champ dendritique des neurones de la partie dorsale de la SNr s' étend dans les 3 dimensions de l' espace , alors que les dendrites des neurones de la partie ventrale restent confinées dans le plan ventral du noyau . SNCD : Substance Noire Compacte Dorsale ; SNCV : Substance Noire Compacte Ventrale ; SNR : Substance Noire Réticulée . ( D' après ' the rat nervous system ' third edition , G. Paxinos , Elsevier Academic Press , 2004 ) . - La Substance Noire réticulée ( SNr ) est plus volumineuse et caractérisée par une faible densité de corps cellulaires . Elle est essentiellement constituée de neurones multipolaires GABAergiques présentant des corps cellulaires de taille variable et de forme particulièrement irrégulière ( 16 à 50 & 239;& 130;& 181;m sur leur grand axe et de 8 à 32 & 239;& 130;& 181;m sur leur petit axe ) ( voir pour revue Gerfen et Wilson , 1996 ) . L' arbre dendritique de ces neurones peut s' étendre jusqu'à 1 , 5 mm dans l' axe rostro-caudal , 700 µm en medio-latéral et 400 µm dans l' axe dorso-ventral . Il peut ainsi couvrir 50 à 80 % de la longueur de la SNr et 70 % de sa largeur . ( François et al. , 1987 ; Grofova et al. , 1982 ) . L' orientation du champ dendritique d' un neurone dépend de la position de celui -ci à l' intérieur de la structure . Les neurones de la partie dorsale ont des dendrites qui s' étendent suivant les 3 axes alors que les neurones de la partie ventrale ont des dendrites qui restent confinées dans le plan ventral du noyau ( Fig 27 ) . La SNr contient aussi quelques neurones dopaminergiques ( Gerfen , 1985 ) et des interneurones GABAergiques ( François et al. , 1994 ) . La SNr est considérée avec l' EP / GPi comme une des principales structures de sortie du réseau des ganglions de la base . Figure 28 - Représentation schématique des principales afférences de la substance noire réticulée GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . III . 1.4.2 . Les afférences nigrales La SNc reçoit des afférences GABAergiques inhibitrices du striatum , du GP / GPe , et de la SNr ( Hajos et Greenfield , 1994 ; Smith et Bolam , 1990 ; Smith et al. , 1998 ) , des afférences excitatrices glutamatergiques du NST ( Kita et Kitai , 1987 ; Parent et Hazrati , 1995a ) et du cortex cérébral ainsi que des afférences excitatrices cholinergiques du NPP . Des afférences sérotoninergiques provenant du raphé ( Corvaja et al. , 1993 ; Moukhles et al. , 1997 ) et des afférences inhibitrices provenant de l' habenula latérale ( Herkenham et Nauta , 1979 ) ont également été décrites . Figure 29 -Représentation schématique de la localisation synaptique des afférences striatales , subthalamiques et pallidales au niveau des neurones GABAergiques de la SNr . ( D' après Paxinos , 2004 ) La SNr présente des connexions similaires à celles du EP / GPi . Elle reçoit des afférences GABAergiques du striatum ( Fig 28 ; Fig 29 ) avec une organisation topographique très précise où la somatotopie des projections corticales sur le striatum est conservée au niveau de la SNr ( Deniau et al. , 1996 ; Mailly et al. , 2001 ) . Cette organisation fonctionnelle en sous-territoires sensorimoteur , associatif et limbique a été mise en évidence au sein des noyaux de sortie des ganglions de la base par des études utilisant la HRP injectée dans les sous-territoires fonctionnels du striatum . Deniau et al. ( 1996 ) ont ainsi décrit la conformation en pelure d' oignon de la SNr montrant que la partie la plus ventrale de cette structure reçoit les projections striatales à caractère extéroceptif , la partie intermédiaire , les projections issues des régions striatales sensorimotrices alors que les enveloppes dorsale et ventrale sont innervées par les régions striatales connectées aux aires corticales préfrontales . Figure 30 - Représentation schématique des principales efférences de la substance noire reticule . GPe : Globus Pallidus externe ( GP chez le rat ) ; GPi : Globus Pallidus interne ( noyau entopédonculaire chez le rat ) ; NST : Noyau Subthalamique ; NPP : Noyau Pédonculon-Pontin ; SNc : Substance Noire pars compacta ; SNr : Substance Noire réticulée . La SNr reçoit également des afférences GABAergiques du GP et du noyau accumbens ( Smith et al. , 1998 ; Deniau et al. , 1994 ) ( Fig 28 ) . Ces projections forment des synapses symétriques sur les parties distales et proximales des dendrites des neurones GABAergiques de la SNr ( Fig 29 ) . Les afférences glutamatergiques issues du NST ( Fig 28 ) forment des contacts synaptiques asymétriques sur la partie distale de ces mêmes dendrites ( Fig 29 ) ( Kita et Kitai , 1987 ) . Des afférences du cortex moteur , de l' amygdale , du raphé dorsal , du noyau parafasciculaire , des noyaux pédonculopontin ipsi- et contro-latéraux ( Gerfen et al. , 1982 ) ont également été mises en évidence ( Fig 28 ) . Enfin , la SNr reçoit également une afférence dopaminergique qui résulte de la libération de DA par les dendrites de la SNc ( Fig 28 ) ( Gauthier et al. , 1999 ) . III . 1.4.3 . Les efférences nigrales Les principales efférences de la SNc sont le striatum , le NST et le GP . La voie nigro-striale a déjà été décrite plus haut paragraphe 1.3 . D' autres projections moins nombreuses partent vers le cortex cingulaire antérieur et suprarhinal , le septum latéral , l' amygdale , les tubercules olfactifs et le locus coeruleus . Les projections de la SNr sont similaires à celles de l' EP / GPi . Elle projette des efférences GABAergiques , essentiellement vers le thalamus plus précisément les noyaux ventro-médian chez le rat et les noyaux antéro-ventral , ventro-latéral et dorso-médian chez le primate . Les neurones efférents de la SNr se projettent également sur la SNc ( Deniau et al. , 1982 ; Tepper et al. , 1995 ) , le NPP ( Kang et Kitai , 1990 ) et le colliculus supérieur ( Parent et Hazrati , 1995a ) ( Fig 30 ) . La topographie de ces efférences conserve l' organisation lamellaire de la SNr . III .2 . Organisation anatomo-fonctionnelle des ganglions de la base III .2.1 . Le modèle classique Sur la base de données anatomiques , pharmacologiques et physiologiques , obtenues chez l' animal et chez l' homme , un modèle d' organisation anatomo-fonctionnelle des noyaux gris centraux comprenant deux circuits parallèles a initialement été proposé par Albin et collaborateurs en 1989 ( Fig 31A ) . Repris par Alexander et Crutcher ( 1990 ) et Delong ( 1990 ) , et considéré comme modèle de référence de l' organisation des noyaux gris centraux , il fournit une explication concernant le contrôle du mouvement au sein des ganglions de la base à l' état normal et a permis de conceptualiser les modifications fonctionnelles induites par la dégénérescence de la voie dopaminergique nigro-striée dans la MP ( Delong , 1990 ) . Figure 31 - Représentation schématique de l' organisation fonctionnelle des ganglions de la base , basée sur le modèle courant , chez un individu sain ( A ) et chez un patient parkinsonien ( B ) . Dans les conditions pathologiques ( B ) , les flèches épaisses et pointillées représentent respectivement les voies hyperactives et hypoactives . ( D' après Albin et al. , 1989 ) . Selon le modèle proposé par Albin et collaborateurs ( 1989 ) , le striatum , qui reçoit une afférence excitatrice massive de l' ensemble du cortex , constitue l' entrée du circuit des ganglions de la base . Il est connecté aux structures de sorties , la SNr et le GPi ( EP chez le rat ) , par l' intermédiaire de 2 voies dites ' directe ' et ' indirecte ' . La voie directe , mono-synaptique et inhibitrice , est composée de neurones striataux GABAergiques qui colocalisent la substance P et/ou la dynorphine et qui projettent directement sur les structures de sortie . La voie indirecte , poly-synaptique , est globalement excitatrice puisque composée de deux connexions inhibitrices et une excitatrice . La première connexion est représentée par les neurones striataux , exprimant le GABA et les enképhalines , qui projettent sur le GPe ( GP chez le rat ) . La seconde connexion se fait par la projection des neurones GABAergiques pallidaux sur le NST . Enfin , la dernière connexion correspond à la projection des neurones glutamatergiques du NST sur les structures de sortie . Ces structures envoient ensuite des projections GABAergiques inhibitrices sur le thalamus qui exerce un effet excitateur sur le cortex cérébral , activant les sorties motrices ( Fig 31A ) . Selon ce schéma d' organisation , les propriétés fonctionnelles du double circuit direct-indirect proviennent des influences opposées que possède chaque voie sur les structures de sortie des ganglions de la base . Ainsi , l' activation de la voie directe , qui inhibe les structures de sorties des ganglions de la base , désinhibant ainsi la voie thalamo-corticale , a un effet permissif sur l' expression des activités corticales . Ce processus de désinhibition est considéré comme central dans la physiologie des ganglions de la base et participerait à l' initiation du mouvement . A l' inverse , la mise en jeu de la voie indirecte aura un effet répresseur sur l' expression des programmes moteurs par renforcement de l' inhibition des voies thalamo-corticales . Ce processus participerait au contrôle de l' amplitude du mouvement et de l' inhibition de programmes moteurs inappropriés . Dans des conditions physiologiques normales , il s' établit donc au niveau des structures de sortie des ganglions de la base , un équilibre subtil entre l' action inhibitrice de la voie directe et l' action excitatrice de la voie indirecte . Cet équilibre est sous le contrôle des neurones dopaminergiques de la SNc . Comme nous l' avons déjà indiqué dans les rappels anatomiques du striatum ( cf paragraphe III . 1.1 ) , de nombreux travaux tendent à indiquer que les récepteurs dopaminergiques de type D1 sont préférentiellement localisés au niveau des corps cellulaires des neurones appartenant à la voie directe , tandis que les récepteurs D2 sont préférentiellement localisés sur les neurones striato- pallidaux appartenant à la voie indirecte . L' activation des récepteurs D1 , couplés à une protéine Gs , induit une stimulation de l' adénylate cyclase et conduit à une excitation des cellules sur lesquelles ils sont localisés ( Jensen et al. , 1996 ) . La mise en jeu des récepteurs D2 , couplés à une protéine Gi , aboutit à une réduction de l' activité neuronale ( Huff , 1996 ) . La DA nigrale , libérée au niveau striatal , induit donc l' activation des neurones de la voie directe et l' inhibition des neurones de la voie indirecte . La perte progressive