Posté par Isabelle le Jeudi 11/04/2019 à 14:00
Stockage et accumulation du zinc lors de la formation du cortex cérébral

Cet article est un développement plus complet de notre précédent article sur le même sujet: Les fluctuations du zinc lors de la formation du cortex cérébral

Le zinc (Zn) est un métal présent dans toutes les cellules où il exerce des fonctions biologiques essentielles. C’est un acteur important de la signalisation cellulaire, surtout dans le cerveau où il s’accumule dans certaines vésicules synaptiques. Via des approches de transcriptomique à haut débit et d’imagerie, les chercheurs ont quantifié le Zn et décrit les principaux mécanismes d’import et de stockage intra-neuronal de ce métal lors de la formation du cortex cérébral chez la souris. A partir des mesures effectuées, il a été possible de déterminer le nombre d’atomes de zinc contenus dans le corps cellulaire d’une cellule nerveuse: environ 200 millions.

Le zinc (Zn) est un élément métallique vital pour toutes les cellules eucaryotes. Il est principalement fixé à des protéines, jouant un rôle structural ou enzymatique. Mais une partie du Zn intracellulaire peut être libéré de ses sites de fixation, notamment en situation d’anoxie ou de stress oxydatif, contribuant à augmenter la concentration intracellulaire en Zn libre. Ces fluctuations des taux de Zn constituent des informations que les cellules sont capables de décoder et auxquelles elles répondent. Dans divers territoires du cerveau le Zn est accumulé dans les vésicules synaptiques neuronales. Ainsi, la libération du neurotransmetteur s’accompagne d’un largage de Zn dans l’espace extracellulaire modifiant l’activité de nombreux récepteurs membranaires et de canaux ioniques. Le Zn est un important neuromodulateur endogène régulant la communication neuronale.

Le cortex cérébral (ou néocortex) est une zone du cerveau qui, chez la souris, se met en place lors de l’embryogenèse entre les 11e et 17e jours de gestation. Les chercheurs avaient pour objectif de mieux comprendre comment les cellules générées lors de la corticogenèse acquièrent et stockent le Zn dont elles ont besoin pour assurer leurs fonctions biologiques. Pour cela, ils ont réalisé une analyse transcriptomique à haut débit pour décrire l’expression de gènes impliqués dans le transport et le stockage du Zn. Ils ont également étudié la taille des réservoirs intracellulaires du Zn dans des neurones corticaux en culture par microscopie de fluorescence.

Par ailleurs, des expériences réalisées sur le synchrotron européen de Grenoble (ESRF) ont permis de quantifier et de cartographier la distribution spatiale du Zn dans des neurones par fluorescence X. Ces analyses ont été réalisées à différents stades embryonnaires afin d’avoir des informations sur le décours temporel des processus étudiés. Il apparait qu’au cours de la formation du cortex cérébral il y a une diminution de la teneur en Zn associée à une importante régulation de l’expression de transporteurs à Zn notamment ZIP7, situé dans le réticulum endoplasmique, ZnT1 et ZnT10, deux transporteurs de la surface cellulaire contribuant à l’efflux du Zn hors des cellules.

L’ensemble de ce travail a permis de mieux appréhender la quantité et la distribution du Zn au niveau cellulaire et de l’organe entier ainsi que les acteurs moléculaires participant à son homéostasie. Les données obtenues vont permettre une analyse de l’ensemble du métallo-transcriptome de la souris au cours de la corticogenèse.


Figure: Images de neurones corticaux de souris obtenues par fluorescence X au synchrotron européen (ESRF Grenoble) montrant la distribution intracellulaire du potassium (K) et du zinc (Zn). Le schéma de droite récapitule les principales étapes observées lors de la corticogenèse chez la souris: il y a un appauvrissement progressif du cortex cérébral entre les 11e et 17e jours de gestation. Ceci s’accompagne d’une profonde modification de l’expression de gènes participant au stockage intracellulaire et à l’export du Zn dont ZIP7, ZnT1 et ZnT10. © S. Bohic, A. Bouron

Pour en savoir plus:
Zinc Uptake and Storage During the Formation of the Cerebral Cortex in Mice.
Hasna J, Bohic S, Lemoine S, Blugeon C, Bouron A.
Mol Neurobiol. 2019 Apr 2. doi: 10.1007/s12035-019-1581-7. [Epub ahead of print]

Contact chercheur:
Alexandre Bouron - Chercheur CNRS au laboratoire de chimie et biologie des métaux (LCBM)
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