Sujet: protéines "Wnt"

[TDelrieu]

14-Août-2005
Université de Chicago - Centre Médical  

Guidage de la croissance nerveuse vers le bas de la moelle épinière

La même famille de signaux chimiques qui attirent les nerfs sensoriels se développant de la moelle épinière vers le cerveau, servent à repousser les nerfs moteurs en les envoyant dans la direction opposée, vers le bas de la moelle épinière et loin du cerveau, ont annoncé des chercheurs de l'Université de Chicago dans Nature Neuroscience en septembre 2005 (en ligne depuis le 14 août). Cette découverte pourrait aider les médecins à rétablir les fonctions aux gens paralysés à cause de blessures de la moelle épinière.

Les cellules nerveuses en croissance envoient des axones, qui découvrent et se connectent avec d'autres cellules nerveuses. Les axones ont un embout - cônes de croissance, portant des récepteurs spécifiques qui détectent des signaux chimiques et poussent ensuite vers ou à l’opposé de la source de ces signaux.

En 2003, des chercheurs de l'Université de Chicago ont annoncé qu'une famille de signaux biochimiques nommées «protéines Wnt» agissent comme guide pour les nerfs sensoriels. Ces fibres nerveuses ont un récepteur sur le bout de leurs cônes de croissance, nommé Frizzled3, qui répond à Wnts.

Dans cet article, les chercheurs montrent que les nerfs poussant dans la direction opposé, sont conduits vers le bas la moelle loin du cerveau, sous le guidage d'un récepteur, nommé Ryk. Ryk perçoit les protéines Wnts comme des signaux répulsifs.

"C'est un exemple remarquable de l'efficacité de la nature," a dit Dr Yimin Zou, professeur adjoint de neurobiologie, de pharmacologie et de physiologie à l'Université de Chicago. "Le système nerveux emploie un ensemble de signaux chimiques semblables pour régler la circulation des axones dans les deux directions le long de de la moelle épinière."

Cela pourrait s’avérer un avantage pour les cliniciens, offrant des indices pour induire de nouvelles connexions parmi les neurones afin de réparer ou remplacer les nerfs lésés. À la différence de beaucoup d'autres cellules du corps, les axones lésés dans la moelle épinière adulte ne peuvent pas se réparer eux-même.

Cette étude s'est concentrée sur les neurones corticospinaux, qui contrôlent les mouvements volontaires. Ceux-ci sont les plus longues cellules du corps. Les neurones corticospinaux se connectent à des groupes de neurones tout le long de la moelle épinière, et certains au-delà de la moelle épinière. Ils sortent de la moelle épinière entre chaque paire de vertèbres et se prolongent jusqu’à différentes parties du corps, par exemple la main ou le pied.

Zou et ses collègues ont étudié le système de guidage qui assemble ce réseau complexe dans les souris nouveau-nées, où la croissance des axones corticospinaux est toujours en voie de réalisation. Avant la naissance, les axones poussent du corps cellulaire d'une cellule nerveuse dans le cortex moteur. Les axones suivent un chemin inverse du cerveau vers la moelle épinière.

Au moment de la naissance, les axones ne se développent que dans la moelle épinière. Pendant la première semaine après la naissance, ils grandissent vers le bas de la moelle épinière cervicale et dorsale avant d'atteindre leur position appropriée, habituellement après sept à dix jours.

D’études précédentes, Zou et ses collègues savait que diverses protéines Wnt, incluant Wnt4, se formaient le long de la moelle épinière autour du moment de la naissance. Ici, ils montrent que deux autres protéines, Wnt1 et Wnt5a, sont produites dans de hautes concentrations en haut de la moelle épinire et consécutivement à de basses concentrations plus bas.

Ils ont aussi constaté que les nerfs moteurs sont guidés par Wnts via un récepteur différent, appelé Ryk, qui régule la répulsion par Wnts. Les anticorps bloquant l'interaction Wnt-Ryk ont bloqué la croissance des axones corticospinaux vers le bas, après injection dans l'espace entre la dure-mère et la moelle épinière dans des souris nouveau-nées.

Cette découverte, couplée avec les technologies émergentes des cellules souches, pourrait fournir l'approche la plus prometteuse actuelle pour la régénération du système nerveux. Si des protéines Wnt pouvaient être utilisées pour guider les cellules nerveuses transplantées - ou un jour, des cellules souches embryonnaires - pour rétablir les connexions entre le corps et le cerveau, "cela pourrait révolutionner le traitement des patients avec des lésions paralysantes sur ces nerfs", suggère Zou.

"Bien que la moitié de la bataille est d’acquérir les bonnes cellules pour réparer le système nerveux," a-t-il dit, "l'autre moitié est de les guider jusqu’à leurs cibles où elles peuvent établir les bonnes connexions."

"Comprendre comment le cerveau et la moelle épinière sont connectés pendant le développement embryonnaire pourrait nous donner des indices de comment réparer des connexions endommagées chez les adultes avec des lésions traumatiques ou des désordres dégénératifs", a ajouté Zou.

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Public release date: 14-Aug-2005

Contact: John Easton
John.Easton@uchospitals.edu
773-702-6241
University of Chicago Medical Center

Gradient guides nerve growth down spinal cord

The same family of chemical signals that attracts developing sensory nerves up the spinal cord toward the brain serves to repel motor nerves, sending them in the opposite direction, down the cord and away from the brain, report researchers at the University of Chicago in the September 2005 issue of Nature Neuroscience (available online August 14). The finding may help physicians restore function to people with paralyzing spinal cord injuries.

Growing nerve cells send out axons, long narrow processes that search out and connect with other nerve cells. Axons are tipped with growth cones, bearing specific receptors, which detect chemical signals and then grow toward or away from the source.

In 2003, University of Chicago researchers reported that a gradient of biochemical signals known as the Wnt proteins acted as a guide for sensory nerves. These nerves have a receptor on the tips of their growth cones, known as Frizzled3, which responds to Wnts.

In this paper, the researchers show that the nerves growing in the opposite direction are driven down the cord, away from the brain, under the guidance of a receptor, known as Ryk, with very different tastes. Ryk sees Wnts as repulsive signals.

"This is remarkable example of the efficiency of nature," said Yimin Zou, Ph.D., assistant professor of neurobiology, pharmacology and physiology at the University of Chicago. "The nervous system is using a similar set of chemical signals to regulate axon traffic in both directions along the length of the spinal cord."

It may also prove a boon to clinicians, offering clues about how to grow new connections among neurons to repair or replace damaged nerves. Unlike many other body components, damaged axons in the adult spinal cord cannot adequately repair themselves. An estimated 250,000 people in the United States suffer from permanent spinal cord injuries, with about 11,000 new cases each year.

This study focused on corticospinal neurons, which control voluntary movements and fine-motor skills. These are some of the longest cells in the body. The corticospinal neurons connect to groups of neurons along the length of spinal cord, some of which reach out of the spinal cord. They pass out of the cord between each pair of vertebrae and extend to different parts of the body, for example the hand or foot.

Zou and colleagues studied the guidance system used to assemble this complex network in newborn mice, where corticospinal axon growth is still underway. Before birth, axons grow out from the cell body of a nerve cell in the motor cortex. The axons follow a path back through the brain to the spinal cord.

By the time of birth, the axons are just growing into the cord. During the first week after birth they grow down the cervical and thoracic spinal cord until they reach their proper position, usually after seven to ten days.

From previous studies, Zou and colleagues knew that a gradient of various Wnt proteins, including Wnt4, formed along the spinal cord around the time of birth. Here they show that two other proteins, Wnt1 and Wnt5a are produced at high concentrations at the top of the cord and at consecutively lower levels farther down.

They also found that motor nerves are guided by Wnts through a different receptor, called Ryk, that mediates repulsion by Wnts. Antibodies that blocked the Wnt-Ryk interaction blocked the downward growth of corticospinal axons when injected into the space between the dura and spinal cord in newborn mice.

This knowledge, coupled with emerging stem cell technologies, may provide the most promising current approach to nervous system regeneration. If Wnt proteins could be used to guide transplanted nerve cells -- or someday, embryonic stem cells -- to restore the connections between the body and the brain, "it could revolutionize treatment of patients with paralyzing injuries to these nerves," Zou suggests.

"Although half the battle is acquiring the right cells to repair the nervous system," he said, "the other half is guiding them to their targets where they can make the right connections."

"Understanding how the brain and the spinal cord are connected during embryonic development could give us clues about how to repair damaged connections in adults with traumatic injury or degenerative disorders," Zou added.

The National Institute of Neurological Disorders and Stroke, the Schweppe Foundation, the Robert Packard ALS Center at Johns Hopkins, the University of Chicago Brain Research Foundation and the Jack Miller Peripheral Neuropathy Center supported this study.

Additional authors include Yaobu Liu, Jun Shi. Chin-Chun Lu, and Anna Lyuksyutova of the University of Chicago, and Zheng-Bei Wang and Xuejun Song of the Parker College Research Institute in Dallas Texas.

Source :
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2005-08/uocm-ggn080805.php

[TDelrieu]

Étude qui pourrait aider à traiter les lésions de la moelle épinière

CHICAGO, 15 août (UPI) - Les découvertes d’une étude de l’Université de Chicago pourraient aider les médecins à reconstituer les fonctions aux personnes paralysées avec lésions de moelle épinière.

Les chercheurs disent que des signaux chimiques de la même famille qui attire les nerfs sensoriels se développant de la moelle épinière vers le cerveau, servent pour faire repousser des nerfs moteurs, les faisant descendre vers le bas de la moelle épinière et loin du cerveau.

Précédemment, les chercheurs ont annoncé que des signaux biochimiques nommés « protéines Wnt » agissent comme un guide pour les nerfs sensoriels. Ces nerfs ont un récepteur sur les bouts de leurs cônes de croissance, nommé Frizzled3, qui répond aux Wnts.

Dans la dernière étude, les chercheurs montrent que les nerfs poussant dans la direction opposé sont conduits vers le bas la moelle, loin du cerveau, sous le guidage d'un récepteur, nommé Ryk, qui voit les Wnts comme des signaux répulsifs.

"C'est l'exemple remarquable de l'efficacité de la nature", a dit Yimin Zou, professeur adjoint de neurobiologie, pharmacologie et de physiologie. "Le système nerveux emploie un ensemble de signaux chimiques semblables pour régler la circulation des axones dans les deux directions le long de de la moelle épinière."

L’article paraît en septembre dans « Nature Neuroscience ».

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Study may help treat spinal cord injuries

CHICAGO, Aug. 15 (UPI) -- Findings from a University of Chicago study might help physicians restore function to people with paralyzing spinal cord injuries.

Researchers say the same family of chemical signals that attracts developing sensory nerves up the spinal cord toward the brain serves to repel motor nerves, sending them down the cord and away from the brain.

Previously, researchers reported a gradient of biochemical signals known as the Wnt proteins acted as a guide for sensory nerves. These nerves have a receptor on the tips of their growth cones, known as Frizzled3, which responds to Wnts.

In the latest study, researchers show the nerves growing in the opposite direction are driven down the cord, away from the brain, under the guidance of a receptor, known as Ryk, which sees Wnts as repulsive signals.

"This is remarkable example of the efficiency of nature," said Yimin Zou, assistant professor of neurobiology, pharmacology and physiology. "The nervous system is using a similar set of chemical signals to regulate axon traffic in both directions along the length of the spinal cord."

The report appears in the September issue of Nature Neuroscience.

Source :
http://www.sciencedaily.com/upi/index.php?feed=Science&article=UPI-1-20050815-12043800-bc-us-spinalcord.xml