Sep 8

ISRAELVALLEY. Comment poussent nos neurones ? Une contribution essentielle à la compréhension des mécanismes de "length-sensing" (évaluation de la longueur) dans les neurones.

Authors picture

Nicolas Panayotis | Éducation

Headline image

Comment poussent nos neurones ? Cette question revêt une importance particulière lorsque la taille de cette cellule est élevée. Un neurone périphérique chez l’homme par exemple, peut croitre jusqu’à atteindre une longueur d’unmètre. La taille d’un tel axone est considérable et représente environ 20.000 fois la taille du corps cellulaire. Il est inutile de préciser que l’acheminement vers la terminaison nerveuse des protéines destinées à bâtir une telle structure allongée est un véritable cauchemar logistique. Le neurone doit notamment avoir des informations sur la distance à parcourir, pour éviter des embouteillages et veiller à ce que le trafic intracellulaire reste fluide. Ces cellules évaluent probablement leur dimension en continu pour diriger leur croissance mais jusqu’à présent le mécanisme responsable d’une telle prouesse restait très débattu.

Le Dr. Ida Rishal, le Pr. Michael Fainzilber ainsi que leurs collaborateurs du département de chimie biologique de l’Institut Weizmann (Rehovot, Israël) viennent d’apporter une contribution essentielle à la compréhension des mécanismes de “length-sensing” (littéralement, évaluation de la longueur) dans les neurones. Les résultats 1 publiés dans le journal scientifique Cell Reports pourraient constituer une base au développement de stratégies visant à accélérer la réparation et la repousse des nerfs après lésion. Les travaux du Dr. Rishal et du Pr. Fainzilber ont bénéficié de l’implication du Dr. Naaman Kam (chercheur postdoctoral), de l’étudiante en thèse Rotem Ben Tov-Perry, appartenant tous deux au département de chimie biologique, du Dr. Vera Shinder du département de recherche en chimie et enfin du Pr. Elizabeth Fisher de l’Université UCL (Londres) et du Pr. GiampietroSchiavo de l’Institut Britannique de Recherche sur le Cancer (Londres). Tous ont orienté leurs investigations sur le système “moteur” neuronal qui permet un transport bidirectionnel sur de grandes distances.

Ce système est constitué de structures organisées en “rails” appelées microtubules, sur lesquelles deux familles de protéines motrices, les kinésines et les dynéines, prennent respectivement en charge la navigation de protéines/cargos vers la terminaison axonale et le corps cellulaire. La question a donc été de considérer si ce “va-et-vient” de facteurs impliquant un complexe multi-protéique pouvait indexer la distance à parcourir et ainsi évaluer la taille de la cellule.

Les chercheurs ont commencé par construire des modèles informatiques des possibles mécanismes cellulaires par lesquels ces moteurs pourraient mesurer la longueur. Dans le premier, les moteurs de dynéines qui voyagent en direction du corps cellulaire transporteraient des facteurs qui seraient perdus à taux constant durant le transport révélant ainsi la distance effectuée. Dans ce modèle, si les taux de dynéine sont réduits alors la réduction du signal ferait passer la cellule pour une grande cellule et en conséquence diminuerait la vitesse de croissance de ces extensions.

Un second mécanisme suggère l’existence d’une boucle de rétrocontrôle entre les deux protéines motrices existantes. Ainsi, lorsqu’un “moteur” arrive a la fin de son trajet il activerait l’autre classe de “moteur” impliquée dans le transport dans la direction opposée. Dans cette configuration, la mesure de la distance est une fonction du temps et plus précisément de la fréquence des interactions entre les deux moteurs aux points de rencontre situés à la fin de leurs routes respectives (respectivement proche et éloignés du corps cellulaire). Ces interactions peuvent être comparées à celles qui sont observées au “ping-pong”. Lorsque le jeu s’effectue sur de courtes distances, près du filet, les échanges sont rapides, alors que les balles jouées loin du filet (aux limites de la table) impliquent des pauses plus longues entre les échanges.

Après simulations, Les auteurs ont été surpris de constater que réduire l’un ou l’autre des moteurs (kinésine ou dynéine) n’est pas synonyme de déficit d’élongation. En fait cette baisse réduit aussi la “fatigue” (dégradation des performances) d’un système qui s’articule sur des inhibitions réciproques entre le transport antérograde et rétrograde. Sachant que l’élongation requiert un seuil minimal dans la fréquence du signal rétrograde alors un système dans lequel kinésine et/ou dynéine sont abaissées devient aussi moins vulnérable à l’extinction progressive du signal " transport rétrograde " ce qui promeut à long terme la croissance des extensions neuronales.

L’équipe a ensuite procédé à des expériences, d’abord sur des neurones en culture dans lesquels les niveaux de dyneine/kinesine ont été modifiés et chez des souris transgéniques ayant des niveaux de dynéine réduits. Dans tous les cas, les extensions ont montré une croissance supérieure, ce qui écarte le premier modèle et supporte le second. Enfin l’équipe a étendu les investigations aux cellules non neuronales pour définir si ce mécanisme d’évaluation de la longueur est spécifique aux cellules nerveuses ou bien s’il peut être généralisé à d’autres systèmes. Les expériences ont donc été répétées sur des fibroblastes (tissus conjonctif) et là encore ils ont étés capables de montrer l’implication de la signalisation dépendante des moteurs et de la fréquence du signal.

En plus de fournir une réponse à la question des mécanismes qui opèrent l’évaluation de la taille des grandes cellules, les données obtenues par le groupe du Pr. Fainzilber pourrait être utilisées dans le cadre de recherches en médecine régénérative. Les neurones du système nerveux périphérique ont la capacité de croitre après lésion mais hélas, ce processus est extrêmement lent et peut demander jusqu’à plusieurs années dans le cas de grandes extensions. Ceci est en partie dû au fait qu’un neurone périphérique s’allonge jusqu’à atteindre sa cible puis stoppe sa progression pour ensuite croitre en harmonie avec l’ensemble du corps et l’élongation des organes. Comprendre quelles sont les voies de signalisation de la cellule à la fois pour " se mesurer elle-même " mais aussi pour organiser la croissance durant les phases développementales devrait bénéficier à l’élaboration de nouvelles stratégies accélérant la neuro-régénération.

Sources :
1 Rishal I., Kam N. et al. 2012 A Motor-Driven Mechanismfor Cell-Length Sensing. Cell Reports. 1, 608-616.

Rédacteur :
Nicolas Panayotis (VI-Chercheur, Département de chimie biologique – Institut Weizmann)

Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70822.htm

Le nombre d’enseignants arabes travaillant dans les écoles juives d’Israël a augmenté de 40% au cours des dernières années pour atteindre 588 lors de la dernière année scolaire, comparativement à 420 il y a seulement trois ans. Cette augmentation est le résultat d’un programme du Ministère de l’éducation pour intégrer les enseignants arabes d’anglais, de mathématiques et ...

IsraelValley Desk | Éducation

Ce 1er septembre en Israël sonne la fin des grandes vacances pour 2,23 millions d’enfants et 188.000 enseignants dans 4.733 établissements scolaires. En Israël, comme dans la plupart des pays occidentaux, ce jeudi 1er septembre sonne la rentrée des classes pour plus de deux millions de petits Israéliens. Ce matin, ce sont 2.232.000 élèves de tous âges, de la maternelle à la term...

Jacques Bendelac | Éducation

Le MBA du Technion à Haïfa a lançé depuis cinq semaines une nouvelle session du cours "Veille Technologique et Intelligence Economique" pour 45 étudiants (tous professionnels). Les exemples retenus pour illustrer les cas sont réalisés par le GTI Lab (ESCP Europe). Le Dr Daniel Rouach, Professeur ESCP Europe et Visiting Professor au Technion, et Ron Waldman enseignent ce cours non-conv...

Tomer Kahalon (Tel Aviv) | Éducation

A travers de multiples ateliers et une approche humaine, Startup Pirates, fondé à Porto en 2011, permet à des jeunes du monde entier (Roumanie, Portugal, Pays-bas, Israël, Colombie, Grèce et France) d’avoir leur premier contact avec l’entrepreneuriat et de posséder tous les atouts nécessaires pour monter leur première startup. Grâce à Challengy, à partir de cette semaine, et c...

Ilan Berger (Holon) | Éducation

Le lycée Dov Hoz de Tel Aviv lance en septembre une filière de réparation de smartphones pour les lycéens de seconde jusqu’à la terminale. La filière va durer trois ans et à la fin de leurs études, les élèves passeront un bac pro et recevront un diplôme professionnel du Ministère de l'Economie. Selon (1) : "Dans le cadre de l'enseignement, l'école va ouvrir un nouveau laborato...

IsraelValley Desk | Éducation

Les trois classements internationaux qui captent le plus l’attention des médias sont le Times Higher Education World University Rankings, le classement mondial des universités QS et le classement académique des universités mondiales par l'université Jiao Tong de Shanghaï. Pour le dernier classement de Shangaï 2016 qui vient de paraître, le Technion gagne quelques places depuis l'a...

Avigdor Berkley | Éducation

Israël souffre d’une pénurie de 7000 ingénieurs pour la prochaine décennie, selon une étude du ministère israélien de la science et des technologies. C’est dans ce contexte particulier que s’inscrit l’École d’Ingénieurs Sami Shamoun. La SCE forme des ingénieurs de haut niveau et ouvre ses portes à une population diversifiée. C’est la plus importante école d’ingéni...

Simon Skira | Éducation

IsraelValley adore les news "décalées". Devinez dans quel pays il sera possible que des étudiants puissent choisir de suivre un cours de drague à la rentrée. Canada, Allemagne, Italie, Israël, Chine, France, Suisse ? Selon Les Echos : "À l’initiative d’une association étudiante, un cours de relations amoureuses a été intégré au programme de l’université de XXX (l’un des...

IsraelValley Desk | Éducation

Un groupe d'élèves et enseignants du lycée Hanoi-Amsterdam a participé du 2 au 11 août à un voyage d'études sur la robotique et les startups au lycée HaKfar HaYarok à Tel Aviv, en Israël, dans le cadre des projets de coopération dans l’éducation entre les deux pays. Au cours de leur séjour, ils ont été divisés en petits groupes pour étudier les différents aspects de la fa...

IsraelValley Desk | Éducation

La Knesset a approuvé un projet de loi allouant quelque 500 millions de shekels au budget de l’éducation parascolaire. Les fonds sont destinés à servir principalement les enfants des communautés ultra-orthodoxes et communautés arabes et ceux qui vivent en dehors du centre d’Israël. Selon un rapport du quotidien The Marker, l’argent sera destiné aux enfants ultra-orthodoxes dont...

IsraelValley Plus | Éducation

Par 41 voix contre 28, la Knesset a définitivement adopté la suppression de l’article 10a de la loi d’enseignement obligatoire, et redonne au ministre de l’Education la latitude de fixer les critères d’attribution des budgets, même dans les réseaux indépendants comme celui de l’éducation orthodoxe. Selon lphinfo.com : "L’article 10a rendait obligatoire l’enseignement d...

IsraelValley Plus | Éducation

Le ministre de l’Education Naftali Bennett a affirmé cette semaine que "les élèves israéliens visiteront les villes de développement du pays l’année prochaine dans le cadre des efforts visant à intégrer la culture juive Mizrahi (sépharade) dans le programme. Pour l’année scolaire à venir, nous allons mandater des visites des villes de développement de la Galilée et du Néguev...

IsraelValley Plus | Éducation

Un excellent article a été publié par le Jpost.com sur le bilan (un peu léger) de la révolte des tentes. Question à nos lecteurs : saviez-vous que les écoles maternelles sont gratuites depuis cette révolution "Made in Israel" ? JPost : "Retour en 2001 : Daphni Leef, 25 ans, éditrice vidéo, doit quitter l’appartement qu’elle occupe depuis trois ans à Tel-Aviv en raison d’impo...

IsraelValley Plus | Éducation

Un professeur de lycée sur deux en Israël subit des violences physiques ou verbales, selon une nouvelle étude menée par l’Association des enseignants de l’école secondaire. Selon l’étude, quelque 3 000 enseignants ont subi des violences physiques – coups, jets de pierres, et agression sexuelle – et un enseignant sur quatre a été attaqué par les parents. (Times of Israel) L...

IsraelValley Plus | Éducation

Les deux équipes israéliennes qui ont participé aux Olympiades internationales de Physique et aux Olympiades internationales de Mathématiques ont remporté de nombreuses médailles. Les Olympiades en mathématiques avaient lieu à Hong-Kong ou 109 pays participaient à la compétition. L’équipe israélienne a fini 22e de la compétition ce qui constitue une très nette progression com...

IsraelValley Plus | Éducation