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LV 343 : Neurobiologie Fonctionnelle – Janvier 2011 - 1h30
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Partie 1 : Rétraction des prolongements astrocytaires dans l’hypothalamus (1h ; 12 pts)
Le système hypothalamo-neurohypophysaire est constitué des neurones magnocellulaires des
noyaux supraoptiques et paraventriculaire de l’hypothalamus. Ces neurones projettent leurs
axones dans la neuro-hypophyse où ils libèrent dans la circulation sanguine l’ocytocine ou la
vasopressine. L’ocytocine est impliquée dans les fonctions de reproduction comme la
parturition et la lactation et la vasopressine est essentielle à l’homéostasie hydrominérale. Ce
système a la particularité de subir une profonde réorganisation anatomique neurogliale en
réponse à des stimulations intenses comme la lactation ou la déshydratation chronique. Cette
restructuration morphologique se caractérise par une réduction importante de la couverture
astrocytaire des neurones magnocellulaires en particulier au niveau des synapses
glutamatergiques afférentes à ces neurones.
En 2006, Panatier et al. ont étudié en détail le fonctionnement des synapses glutamatergiques
se terminant sur les neurones magnocellulaires et les conséquences fonctionnelles induites par
la réorganisation anatomique survenant lors de la lactation.
Ils ont tout d’abord réalisé une série d’enregistrements en configuration cellule entière et en
mode voltage imposé des courants post-synaptiques excitateurs (CPSE) évoqués dans les
neurones magnocellulaires de rats lors de la stimulation des afférences glutamatergiques.
Dans la figure 1 sont présentés les courants enregistrés lorsque le potentiel de membrane du
neurone magnocellulaire (Vm) est maintenu à -60mV (fig. 1a) ; +40mV (fig. 1b) et enfin à
+40mV tout en perfusant du CNQX sur le neurone magnocellulaire (fig. 1c).
Figure 1
Question 1 : (2pts)
a) Pourquoi observe-t-on un courant entrant à -60mV et sortant à +40mV ?
b) Quels sont les récepteurs glutamatergiques responsables du courant
synaptique observé à -60mV (fig. 1a) et à +40mV (fig. 1b) et pourquoi n’observe-t-on pas la
composante lente du courant synaptique à -60mV ?
c) Que fait le CNQX ?
Remarque : dans la suite du sujet, les enregistrements effectués à +40mV sont réalisés en
présence de CNQX.

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Pour pouvoir s’activer, les récepteurs NMDA ont besoin non seulement de lier leur agoniste,
le glutamate, mais également un co-agoniste qui peut être soit la glycine soit la D-serine. Ces
2 acides aminés étant présents dans l’hypothalamus, une seconde série d’enregistrements a été
réalisée en présence de DAAO (D-amino acide oxydase, fig. 2a) ou de GO (glycine oxydase,
fig. 2b ; Remarque : les courants observés à -60mV et +40mV dans chaque condition sont
superposés). Les rapports moyens entre l’amplitude des courants évoqués à -60mV et celle
des courants évoqués à +40mV en condition contrôle (même résultat que dans la fig. 1a et 1c)
ou en présence des oxidases sont présentés dans l’histogramme 2c.
Figure 2
Question 2 : (2pts)
Quel est le co-agoniste des récepteurs NMDA dans les synapses des neurones
magnocellulaires ? (Les réponses non justifiées seront considérées comme erronées).
Dans la suite de l’énoncé, le co-agoniste que vous venez d’identifier sera appelé co-agoniste
X afin de ne pas fournir la réponse à la question 2.
Afin de déterminer quel type de cellules synthétise et libère le co-agoniste X, une série de
marquages immunofluorescents sont réalisés en combinant des anticorps fluorescents dirigés
contre l’ocytocine (anti-ocytocine, fluorescence rouge), contre la vasopressine (antivasopressine,
fluorescence rouge), contre le co-agoniste X (anti-X fluorescence vert) et contre
la protéine acide fibrillaire gliale (anti-GFAP, fluorescence rouge).
- Le co-marquage anti-X et anti-ocytocine fait apparaître des cellules fluorescentes
rouges et des cellules fluorescentes vertes
- Le co-marquage anti-X et anti-vasopressine fait apparaître des cellules fluorescentes
rouges et des cellules fluorescentes vertes
- Le co-marquage anti-X et anti-GFAP fait apparaître des cellules fluorescentes jaunes
Question 3 : (2pts)
Le co-agoniste X est-il synthétisé par les neurones magnocellulaires ou par les
astrocytes ? (Les réponses non justifiées seront considérées comme erronées).
Comme mentionné dans l’introduction, la lactation induit une réorganisation anatomique
importante dans l’hypothalamus qui aboutit à une rétraction des prolongement astrocytaires

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qui vont beaucoup moins étroitement « envelopper » les synapses au niveau des neurones
magnocellulaires.
Les enregistrements effectués dans les neurones magnocellulaires de rattes vierges ou
lactantes donnent les résultats suivants :
Figure 3
L’application du co-agoniste X dans les 2 préparations donne les résultats présentés en fig. 4 :
Figure 4
Question 4 : (3pts)
Comment expliquez-vous la faible amplitude du CPSE sortant observé à +40mV (fig.
3b) et la forte augmentation d’amplitude suite à l’application du co-agoniste X (fig. 4b)
dans les neurones magnocellulaires des rattes lactantes ?

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Dans les neurones, en plus des récepteurs aux neurotransmetteurs ancrés dans les zones
actives post-synaptiques et recrutés lors de la transmission synaptique, on observe de
nombreux récepteurs diffusant plus ou moins librement dans la membrane en dehors des
zones post-synaptique. Par conséquent, dans une dernière série d’expériences, les récepteurs
NMDA extra-synaptiques sont stimulés en appliquant directement du NMDA sur les neurones
magnocellulaires en présence et en absence de co-agoniste X (Fig. 5).
Figure 5
Question 5 : (3pts)
Pourquoi dans ce cas le co-agoniste X a également un effet très important dans les
neurones magnocellulaires des rattes vierges ?
Partie 2 : Intégration dendritique (10mins, 3pts)
Dans des tranches de thalamus, les neurones thalamocorticaux enregistrés dans le mode
courant imposé ont un potentiel membranaire de repos hyperpolarisé de -80mV. Sachant que
les milieux intra et extracellulaires sont physiologiques, les potentiels d’équilibre des
principaux ions sont les suivants : ECa2+ = +180mV ; EK+ = -90mV ; ENa+ = +60mV ; ECl- = -
70mV.
Question 1: (1pt)
Si l’expérimentateur stimule les afférences GABAergiques activant les récepteurs postsynaptiques
GABA-A des neurones thalamocorticaux, observe-t-il une
hyperpolarisation ou une dépolarisation ? (Les réponses non justifiées seront
considérées comme erronées).
Dans ces neurones les afférences glutamatergiques en provenance du cortex se terminent sur
les dendrites distaux alors qu’on trouve de nombreuses afférences GABAergiques sur le soma
et le dendrite proximal.
L’expérimentateur dispose maintenant d’une électrode somatique et d’une électrode
dendritique distale (à proximité des arrivés synaptiques excitatrices) et il maintient le neurone
à un potentiel de repos de -70mV avant de stimuler les afférences glutamatergiques et/ou
GABAergiques.
Question 2 : (0.5pt)
Dessinez rapidement l’évolution du potentiel de membrane mesuré par l’électrode
distale et proximale lorsque les afférences glutamatergiques du cortex sont stimulées
seules.

2.
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Question 3 : (0.5pt)
Même question lorsque les afférences GABAergiques sont stimulées seules.
Question 4 : (1pt)
Même question lorsque les afférences GABAergiques et les afférences
glutamatergiques sont stimulées simultanément.
Partie 3 : Questions de TD (20mins, 5pts)
Question 1 : (0,4 pt)
a) A quoi servent les méninges ?
b) Où circule le liquide céphalo-rachidien ?
c) Quelles structures constituent la barrière hémato-encéphalique ?
d) Quel est son rôle ?
Question 2 : (1,1 pt)
a) Indiquez le sens de coupe de ce cerveau adulte.
b) Sur cette coupe, donnez les noms des 5 divisions de l’encéphale chez l’adulte (traits
côté gauche) et les noms des structures indiquées par les flèches (côté droit), en
reportant sur votre copie les lettres et chiffres correspondants.
1.
4.
3.
5.
Ventricule latéral
Question 3 : (0,5 pt)
a) Quelle substance constitue le corps calleux ?
b) Quel est le rôle du corps calleux ?
c) Pourquoi les cornes ventrales de la moelle épinière sont-elles plus larges au niveau des
segments cervicaux et lombaire ?
d) Par quoi est provoqué le réflexe myotatique du quadriceps ? Quels sont les neurones
impliqués dans cette boucle réflexe ?
A.
B.
C.
D.
E.

Question 4 : (1 pt)
a) Dans quel lobe cérébral la sensibilité générale du corps se projette-elle ?
b) De quel lobe cérébral proviennent les informations motrices ?
c) Quelle fissure (ou scissure ou sillon) sépare ces deux lobes ?
d) Les noyaux gris centraux sont capables de contrôler les commandes motrices.
- Comment appelle-t-on aussi l’ensemble de ces noyaux ?
- Quels sont les noms de ceux qui forment le striatum ?
- Citez 2 neurotransmetteurs qui permettent à ces noyaux de communiquer :
e) Un neuromodulateur module le fonctionnement de ces noyaux.
- Quel est son nom ?
- Quelle structure le sécrète ?
f) La dégénérescence des neurones de cette structure est la cause d’une maladie
neurologique. Quel est son nom ?
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Question 5 : (1 pt)
a) Décrivez un protocole classique de conditionnement de peur.
b) Définir précisément les termes « stimulus conditionné » (CS) et « stimulus non
conditionné (US) »
Question 6 : (1 pt)
a) La propagation du signal est soumise à deux propriétés passives. Quelles sont-elles ?
b) Comment se manifestent-elles respectivement sur des enregistrements de potentiels
synaptiques?
c) Quelles stratégies le neurone peut-il employer pour que deux stimulations afférentes
de même durée et de même intensité réalisées aux niveaux dendritiques distal et
proximal aient le même poids au niveau somatique ?