Noeuds de Ranvier

Des noeuds de de Ranvier sont connus comme lacunes (environ 1 micromètre de diamètre) formées entre les cellules de gaine de myelin le long des axones ou les fibres nerveuses.

< ! -- Image le statut inconnu de copyright étant coupé : -->

Vue d'ensemble

Plusieurs axones vertébrés sont entourés par une gaine du Myelin permettant la propagation saltatory rapide et efficace des potentiels d'action. Les contacts entre les neurones et les cellules de Glial montrent très un à niveau élevé de l'organisation spatiale et temporelle dans les fibres myelinated. Les cellules de Glial myelinating , les Oligodendrocytes en système nerveux central (CNS) de et cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique (PNS) de , sont enroulés autour de l'axone, laissant l'axolemma relativement découvert aux noeuds régulièrement espacés de Ranvier.

Les membranes glial internodales sont fondues pour former le Myelin compact , tandis que les boucles paranodal cytoplasme-remplies des cellules myelinating sont en spirale enroulées autour de l'axone sur les deux côtés des noeuds. Cette organisation exige une commande développementale serrée et la formation d'une série de zones spécialisées de contact entre différents secteurs de la membrane myelinating de cellules. Chaque noeud de Ranvier est flanqué des régions paranodal où des boucles glial helicoidally enveloppées sont fixées à la membrane axonal par a septé-comme la jonction. Le segment entre les noeuds de Ranvier se nomme comme entre-noeud , et sa partie extérieure qui est en contact avec des paranodes, désigné sous le nom de la région juxtaparanodal. Les noeuds sont encapsulés par des microvilli steming de l'aspect externe de la membrane des cellules de Schwann dans le PNS, ou par des prolongements perinodal des Astrocytes dans le CNS.

Histoire

La gaine de myelin et les noeuds ont été découverts par un pathologiste français et l'anatomiste a appelé le Louis-Antoine Ranvier . Il était l'un des histologists les plus en avant de la fin du 19ème siècle et était le Président de l'anatomie générale à l'université De France en 1875. Ranvier était né à Lyon mais ses techniques historiques de raffinage et son travail sur les fibres blessées et normales du nerf sont devenus renommée du monde. Ses observations sur des noeuds de fibre et la dégénération et la régénération des fibres coupées ont eu une grande influence sur la neurologie parisienne chez le Salpêtrière. Ranvier a abandonné des études pathologiques en 1867 et est allé bien à un aide de Claude Bernard . Bientôt après, il a découvert des lacunes dans les gaines des fibres nerveuses, dans lesquelles plus tard se sont appelés les noeuds de Ranvier. Cette découverte plus tard a mené Ranvier à l'examen histologique soigneux des gaines de myelin et des cellules de Schwann.

Composition structurale et moléculaire

Structure

Les noeuds sont les lacunes entre les longs segments du Myelin qui désigné sous le nom des entre-noeuds. La taille et l'espacement des entre-noeuds varient avec le diamètre de fibre dans un rapport curviligne qui est optimisé pour la vitesse maximale de conduction. La taille de l'envergure de noeuds du µm 1-2 tandis que les entre-noeuds peuvent être des millimètres d'un couple de plus, selon le diamètre d'axone et le type de fibre. La structure du noeud et les régions paranodal de flanquement sont distinctes des entre-noeuds sous la gaine compacte du Myelin , mais sont très semblables dans le CNS et le PNS. L'axone est exposé à l'environnement extracellulaire au noeud et est resserré en son diamètre. La taille diminuée d'axone reflète une densité d'intégration plus élevée des neurofilaments dans cette région, qui sont moins fortement phosphorylés et sont transportés plus lentement. Des vésicules et d'autres organelles sont également augmentées aux noeuds, qui suggèrent qu'il y ait un goulot de transport axonal dans les deux directions aussi bien que la signalisation axonal-glial locale. Quand une section longitudinale est faite par une cellule de Schwann myelinating au noeud, trois segments distinctifs sont représentés : l'entre-noeud stéréotypé , la région paranodal, et le noeud lui-même. Dans la région internodale, la cellule de Schwann a un collier externe de cytoplasme, d'une gaine compacte du Myelin , et de collier intérieur de cytoplasme, et de l'axolemma. Aux régions paranodal, les boucles paranodal de cytoplasme entrent en contact avec des agents d'épaississement de l'axolemma pour former septé - comme des jonctions. Dans seul le noeud, l'axolemma est entré en contact par plusieurs microvilli de Schwann et contient un enduit de plancher cytosquelettique dense.

Différences structurales entre les noeuds dans le CNS et le PNS

Bien que les études de rupture de gel aient indiqué que l'axolemma nodal dans le CNS et PNS est enrichi dans les particules intra-membranées (IMPs) comparées à l'entre-noeud ; cependant, il y a quelques différences structurales reflétant leurs constituants cellulaires. Dans le PNS, les microvilli spécialisés projettent du collier externe des cellules de Schwann et viennent très étroitement à l'axolemma nodal de grandes fibres. Les projections des cellules de Schwann sont perpendiculaires au noeud et rayonnent des axones centraux. Cependant, dans le CNS, un ou plusieurs des processus astrocytic viennent dans la proximité étroite des noeuds. Les chercheurs déclarent que ces processus proviennent des astrocytes multifonctionnels, par opposition à d'une population des astrocytes consacrés à entrer en contact avec le noeud. D'une part, dans le PNS, la lame basique qui entoure les cellules de Schwann est continue à travers le noeud.

Composition

Les noeuds de Ranvier contiennent des échangeurs d'atpases, de Na+/Ca2+ de Na+/K+ et une densité des canaux tension-à déchenchements périodiques de Na+ qui produisent des potentiels d'action. Des canaux de sodium sont composés d'une sous-unité porogène de α et de deux sous-unités accessoires de β, qui ancrent le canal aux composants extracellulaires et intracellulaires. Les noeuds de Ranvier dans les systèmes nerveux centraux et périphériques se composent la plupart du temps des sous-unités αNaV1. La région extracellulaire des sous-unités de β peut s'associer à elle-même et d'autres protéines, telles que le tenascin R et le Neurofascin de molécules de cellule-adhérence et contactin. Contactin est également présent aux noeuds dans le CNS et l'interaction avec cette molécule augmente l'expression extérieure des canaux de Na+. Le Ankyrin s'est avéré pour être lié au spectrin de βIV, à un isoform de spectrin enrichi aux noeuds de Ranvier et aux segments initiaux d'axone. Les noeuds de PNS sont entourés par les microvilli des cellules de Schwann , qui contiennent ERMs et EBP50 qui peuvent fournir un raccordement aux microfilaments d'actine. Plusieurs protéines extracellulaires de matrice sont enrichies aux noeuds de Ranvier, y compris le tenascin R, Bral-1, et le NG2 proteoglycan, aussi bien que V2 phosphacan et versican. Aux noeuds de CNS, les protéines axonal incluent également le contactin ; cependant, des microvilli des cellules de Schwann sont remplacés par des prolongements perinodal de l'Astrocyte .

Organisation moléculaire

L'organisation moléculaire des noeuds est spécialisée pour leur fonction dans la propagation d'impulsion. Le niveau des canaux de sodium dans le noeud contre l'entre-noeud suggère que les lutins de nombre corresponde aux canaux de sodium. Les canaux de potassium sont essentiellement absents dans l'axolemma nodal, tandis qu'ils sont fortement concentrés dans les membranes paranodal d'axolemma et de cellules de Schwann au noeud. La fonction exacte des canaux de potassium n'ont pas été tout indiquées, mais on le sait qu'ils peuvent contribuer à la repolarisation rapide des potentiels d'action ou jouer un rôle essentiel en protégeant les ions de potassium aux noeuds. Cette distribution fortement asymétrique des canaux tension-à déchenchements périodiques de sodium et de potassium est dans le contraste saisissant à leur distribution diffuse dans les fibres unmyelinated. Le réseau filamenteux sous-jacent à la membrane nodale contient les protéines cytosquelettiques appelées Spectrin et le Ankyrin . La densité du Ankyrin aux noeuds peut être fonctionellement significative parce que plusieurs des protéines qui sont peuplées aux noeuds partagent la capacité de lier au Ankyrin avec l'affinité extrêmement élevée. Toutes ces protéines, y compris le Ankyrin , sont enrichies dans le segment initial des axones qui suggère un rapport fonctionnel. Maintenant la relation de ces composants moléculaires au groupement des canaux de sodium aux noeuds n'est toujours pas connue. Bien qu'on ait rapporté que quelques molécules de cellule-adhérence soient présentes aux noeuds inconséquemment ; cependant, une série d'autres molécules sont connues pour être fortement peuplées aux membranes glial des régions paranodal où elles contribuent à son organisation et intégrité structurale. Le réseau filamenteux sous-jacent à la membrane nodale contient les protéines cytosquelettiques appelées Spectrin et l'ankyrin. La densité du Ankyrin aux noeuds peut être fonctionellement significative parce que plusieurs des protéines qui sont peuplées aux noeuds partagent la capacité de lier au Ankyrin avec l'affinité extrêmement élevée. Toutes ces protéines, y compris le Ankyrin , sont enrichies dans le segment initial des axones qui suggère un rapport fonctionnel. Maintenant la relation de ces composants moléculaires au groupement des canaux de sodium aux noeuds n'est toujours pas connue. Bien qu'on ait rapporté que quelques molécules de cellule-adhérence soient présentes aux noeuds inconséquemment ; cependant, une série d'autres molécules sont connues pour être fortement peuplées aux membranes glial des régions paranodal où elles contribuent à son organisation et intégrité structurale.

Développement des noeuds de Ranvier

< ! -- Image le statut inconnu de copyright étant coupé : -->

Myelination des fibres nerveuses

Les changements de complexe que la cellule de Schwann subit pendant le processus du myelination des fibres nerveuses périphériques ont le besoin observé et étudié par beaucoup. L'enveloppement initial de l'axone se produit sans interruption le long de l'ampleur entière de la cellule de Schwann . Ce processus est ordonnancé par dans-se plier de la surface des cellules de Schwann de sorte qu'une double membrane des visages de opposition de la surface dans-pliée des cellules de Schwann soit formée. Cette membrane étire et s'enveloppe en spirale à plusieurs reprises en tant que dans-se plier de la surface des cellules de Schwann continue. En conséquence, l'augmentation de l'épaisseur de la prolongation de la gaine du Myelin en son diamètre en coupe est facilement assurée. Il est également évident que chacun des tours consécutifs des augmentations en spirale de la taille sur la longueur de l'axone à mesure que le nombre de tours augmente. Cependant, il n'est pas clair si l'augmentation de la longueur de la gaine du Myelin puisse être rendue compte seulement par l'augmentation de la longueur de l'axone couverte à chaque tour successif de la spirale, comme précédemment expliqué. À la jonction de deux cellules de Schwann le long d'un axone, les directions des directions du surplomb lamellaire des fins du Myelin sont de sens opposé. Cette jonction, adjacente des cellules de Schwann, constitue la région indiquée comme noeud de Ranvier.

Parties du développement

Les chercheurs montrent qu'en CNS se développant, Nav1.2 est au commencement exprimé à tous les noeuds de formation Ranvier. Lors de la maturation, Nav1.3 nodal vers le bas-est réglé et remplacé par Nav1.2 est également exprimé pendant la formation de noeud de PNS, qui suggère que la commutation des sous-types de Nav-canal soit un phénomène général dans le CNS et le PNS. Dans cette même recherche, on lui a montré que Nav1.2 colocalize à beaucoup de noeuds de Ranvier pendant le myelination tôt. Ceci a également mené à la suggestion que des faisceaux tôt des canaux Nav1.6 sont destinés pour devenir plus tard des noeuds de Ranvier. On rapporte qu'également le Neurofascin est l'une des premières protéines à accumuler à former nouvellement des noeuds de Ranvier. Ils s'avèrent également pour fournir l'emplacement de nucléation pour l'attachement de l'ankyrin G, des canaux de Nav, et d'autres protéines. L'identification récente du gliomedin de protéine de microvilli des cellules de Schwann en tant qu'associé obligatoire probable de axonal Neurofascin avance l'évidence substantielle pour l'importance de cette protéine en recrutant des canaux de Nav aux noeuds de Ranvier. En outre, le Lambert et autres et le Eshed et autres indique également que le Neurofascin s'accumule avant des canaux de Nav et est probable pour avoir des rôles cruciaux dans les événements les plus tôt liés au noeud de la formation de Ranvier. Ainsi, les mécanismes multiples peuvent exister et fonctionner synergiquement pour faciliter le groupement des canaux de Nav aux noeuds de Ranvier.

Formation nodale

Le premier événement semble être l'accumulation des molécules d'adhérence de cellules telles que NF186 ou NrCAM. Les régions intracellulaires de ces molécules de cellule-adhérence agissent l'un sur l'autre avec l'ankyrin G, qui sert d'ancre aux canaux de sodium. En même temps, la prolongation periaxonal des enrouler de cellules glial autour de l'axone, provoquant les régions paranodal. Ce mouvement le long de l'axone contribue considérablement de manière significative à la formation globale des noeuds de Ranvier en permettant des heminodes façonnés aux bords des cellules glial voisines au fusible en des noeuds complets. Septé-comme des jonctions former aux paranodes avec l'enrichissement de NF155 dans les boucles paranodal glial. Juste après la différentiation tôt des régions nodales et paranodal, les canaux de potassium, les Caspr2 et les TAG1 s'accumulent dans les régions juxta-paranodal. Cette accumulation coïncide directement avec la formation du Myelin compact . Dans des régions nodales mûres, les interactions avec les protéines intracellulaires semblent essentielles pour la stabilité de toutes les régions nodales. Dans le CNS, les Oligodendrocytes ne possèdent pas des microvilli, mais semblent capables lancer le groupement de quelques protéines axonal par des facteurs sécrétés. Les effets combinés de tels facteurs avec les mouvements suivants produits par l'emballage de la prolongation periaxonal de l'Oligodendrocyte ont pu expliquer l'organisation des noeuds de CNS de Ranvier.

Règlement de formation

Règlement de Paranode par l'intermédiaire d'accumulation de mitochondries

Les mitochondries et d'autres organelles membranées sont normalement enrichies dans la région de PNP des axones myelinated périphériques, particulièrement ces grands axones de calibre. Le rôle physiologique réel de cette accumulation et des facteurs qui le règlent ne sont pas compris ; cependant, on le sait que les mitochondries sont habituellement présentes dans les secteurs de la cellule qui exprime une demande de haute énergie. Dans ces mêmes régions, on comprend qu'également ils contiennent des cônes de croissance, des bornes synaptiques , et des emplacements de déclenchement et de régénération de potentiel d'action, tels que les noeuds de Ranvier. Dans les bornes synaptiques, les mitochondries produisent le triphosphate d'adénosine requis pour mobiliser des vésicules pour la neurotransmission. Dans les noeuds de Ranvier, servir des mitochondries de rôle important dans la conduction d'impulsion en produisant le triphosphate d'adénosine qui est essentiel pour maintenir l'activité des pompes d'ion énergie-exigeantes. Soutenant ce fait, environ cinq fois plus de mitochondrion est présent dans l'axoplasm de PNP de grands axones périphériques que dans les régions internodales correspondantes de ces fibres.

Règlement nodal par l'intermédiaire de αII-Spectrin

La conduction Saltatory en axones myelinated exige l'organisation des noeuds de Ranvier, tandis que des canaux tension-à déchenchements périodiques de sodium sont fortement peuplés. Les études prouvent que le αII-Spectrin, un composant du cytosquelette est enrichi aux noeuds et aux paranodes aux parties et comme noeuds mûrs, l'expression de cette molécule disparaît. On le montre également que le αII-Spectrin dans le cytosquelette axonal est absolument essentiel pour les faisceaux stabilisants de canal de sodium et organiser le noeud mûr de Ranvier.

Règlement nodal par l'intermédiaire de la molécule OMgp d'identification

Il a été identifié in vivo et in vitro cet OMgp nodal est dérivé des Oligodendrocytes et/ou des cellules semblables. En outre, on lui a également montré qu'OMgp groupe aux noeuds de Ranvier. Le groupement d'OMgp pendant le développement postnatal est associé à et dépend du myelination. OMgp semble régler l'expression de canal de sodium et les fonctions électrophysiologiques des axones. Il règle également le myelination et la formation nodale aux étapes postnatales. L'évidence montre qu'OMgp s'accumule dans les noeuds de Ranvier des axones myelinated dans le CNS, qui soutient l'idée qu'OMgp est une molécule nodale. Pendant les parties de l'interaction axonglial, l'expression d'OMgp et le groupement est liée étroitement au processus du myelination. D'une part, dans les modèles animaux De-myelinated, la distribution d'OMgp est ectopique et dispersée plutôt que groupée dans les noeuds de Ranvier. Cette observation suggère que l'accumulation d'OMgp dans les noeuds pourrait dépendre de l'intégrité du Myelin et de la polarisation axonal sous-cellulaire. OMgp n'est pas détecté dans tous les noeuds et indétectable dans un sous-ensemble de plus petits axones. Cependant, il semble y a un rapport proportionnel entre l'accumulation d'OMgp et le diamètre d'axone. Ceci indique qu'un changement de la concentration d'OMgp peut avoir un impact de division sur une sous-population des axones.

Fonctions des noeuds de Ranvier

Potentiel d'action

Un potentiel d'action est une transitoire de la décharge ionique positive et négative qui voyage le long de la membrane d'une cellule. La création et la conduction des potentiels d'action représente des moyens de communication fondamentaux dans le système nerveux. Les potentiels d'action représentent des inversions rapides dans la tension à travers la membrane de plasma des axones. Ces inversions rapides sont atténuées par les canaux tension-à déchenchements périodiques d'ion trouvés dans la membrane de plasma . Le potentiel d'action voyage d'un endroit dans la cellule à l'autre, mais l'écoulement d'ion se produit seulement aux noeuds de Ranvier. En conséquence, le signal du potentiel d'action saute le long de l'axone, du noeud au noeud, plutôt que propageant sans à-coup, comme ils font en axones qui manquent d'une gaine de myelin. Le groupement des canaux tension-à déchenchements périodiques d'ion de sodium et de potassium aux noeuds permettent ce comportement.

Conduction Saltatory

Puisqu'un axone peut être unmyelinated ou myelinated, le potentiel d'action a deux méthodes à voyager en bas de l'axone. Ces méthodes désigné sous le nom de la conduction du potentiel d'action pour les axones unmyelinated, et de la conduction saltatory pour les axones myelinated. La conduction Saltatory est définie comme potentiel d'action se déplaçant des sauts discrets en bas d'un axone myelinated. Ce processus est décrit car la charge s'écartera passivement au prochain noeud de Ranvier pour le dépolariser au seuil qui déclenchera alors un potentiel d'action dans cette région qui s'écartera alors passivement au prochain noeud et ainsi de suite. La conduction Saltatory fournit deux avantages par rapport à la conduction qui se produit le long d'un axone sans gaines de myelin. D'abord, elle économise l'énergie en diminuant l'utilisation des pompes au sodium-potassium dans la membrane axonal. Deuxièmement, la vitesse accrue accordée par ce mode de la conduction permet à l'organization de réagir et penser plus rapidement.

Random links: