Neurosécrétion

La neurosécrétion est la libération de vésicules et de particules extracellulaires par les neurones, les astrocytes, les microglies et d'autres cellules du système nerveux central. Ces neurohormones, produites par les cellules neurosécrétrices, sont généralement sécrétées par des cellules nerveuses situées dans le cerveau, puis circulent dans le sang. Ces neurohormones sont similaires à celles produites par les cellules et glandes endocrines non neuronales, en ce sens qu'elles régulent également les cellules endocrines et non endocrines^[1],[2].

Certaines cellules nerveuses sont capables d'assurer leur fonction nerveuse tout en élaborant des sécrétions stockées dans de fines vésicules. Ces neurosécrétions élaborées près du noyau cheminent ensuite dans la fibre nerveuse (axone). Ces sécrétions sont libérées sur commande à l'extrémité de l'axone, au niveau de la synapse. Les vésicules fusionnent avec la membrane synaptique et s'ouvrent ainsi vers l'extérieur en déversant leur contenu. Les deux hormones majeures de la neurohypophyse : l'ocytocine et la vasopressine sont des neurosécrétions. De nombreuses autres substances élaborées dans les neurones entrent dans cette catégorie.

En 1928, Ernst Scharrer a émis l'hypothèse que les neurones neurosécrétoires de l'hypothalamus du poisson téléostéen Phoxinus laevis présentaient une activité sécrétoire semblable à celle des cellules des glandes endocrines^[3]. À mesure que les connaissances sur les cellules neurosécrétoires se sont accrues, la distinction entre la communication nerveuse et la libération hormonale endocrine est devenue moins nette. Comme les neurones classiques, ces cellules conduisent des impulsions électriques le long de l’axone, mais contrairement à ces neurones, la neurosécrétion produit des neurohormones qui sont libérées dans la circulation sanguine de l’organisme. Combinant les propriétés du système nerveux et du système endocrinien, ces cellules ont la capacité d’agir sur les nerfs par le biais de messagers chimiques^[4].
Progressivement, après de nombreux travaux et de longues discussions, la notion de neurosécrétion formulée pour la première fois en 1953, s'imposa comme étant un mode fonctionnel spécifique propre à certains neurones.

Leur localisation dans le cerveau et dans les centres nerveux doit beaucoup aux techniques histophysiologiques et plus récemment aux techniques immunocytologiques. L'ocytocine et la vasopressine, par exemple, sont élaborées dans des neurones regroupés dans l'hypothalamus au-dessus des nerfs optiques (noyaux supraoptiques) ou au voisinage immédiat du 3^e ventricule (noyaux paraventriculaires). Leurs fibres (axones) rejoignent la neurohypophyse par un long parcours parfaitement documenté. Les grains de neurosécrétion, bien visibles au microscope électronique, cheminent lentement dans les axones et s'accumulent à leur extrémité synatique en attendant leur libération conditionnée par l'influx nerveux. À l'heure actuelle la cartographie des systèmes neurosécréteurs des Vertébrés et des Invertébrés est assez élaborée. Leur description n'entre pas le cadre de cet article.

L'élaboration des neurosécrétions donne lieu à des images cytologiques qui sont en tout point comparables aux images décrites dans les cellules glandulaires. Les neurosécrétions peptidiques s'accumulent après leur synthèse sur les ribosomes dans les citernes de l'ergastoplasme. Elles sont ensuite acheminées vers l'appareil de golgi grâce aux vésicules de transport. Les grains de neurosécrétion très denses s'individualisent sur le bord de certains saccules golgiens et s'en détachent finalement. Chaque grain est entouré d'une membrane d'origine golgienne. L'ensemble de ces étapes a lieu dans le péricaryon où les neurosécrétions s'accumulent dans un premier temps avant d'entamer leur transport dans les axones. Ce sont ces accumulations qui donnent lieu aux images histologiques dont il était question plus haut.

Leur synthèse aboutit d'abord à des précurseurs de poids moléculaire élevé comportant par exemple une protéine la neurophysine et un peptide actif l'ocytocine. Au cours de leur maturation ces deux constituants seront scindés par des enzymes spécifiques. La neurophysine, qui est une protéine de 10 kDa, joue le rôle d'une protéine de transport en empêchant la diffusion du peptide au cours du trajet intra-axonal. In vitro la neurohysine forme des dimères et les récentes observations cristallographiques montrent qu'il y a formation de tetramères sur lesquels 4 peptides actifs se fixent dans des sites définis. Ce complexe se dissocie après l'excrétion des granules ce qui explique que l'on trouve de la neurophysine et de l'ocytocine dans le sang.

Les modalités de la synthèse sont analogues dans d'autres systèmes neurosécréteurs : production d'une pro-hormone; scission des molécules prohormonales en plusieurs fragments au cours de la maturation et finalement libération simultanée des différents produits en réponse à un stimulus. Ces séquences ont été bien étudiées dans plusieurs systèmes notamment dans ceux à endorphines.

Le processus de transport des neurosécrétions dans les axones est relativement lent si on le compare à la vitesse de cheminement de l'influx nerveux. Comme l'ont montré des expériences d'injection de soufre radioactif à des rats, il faut attendre 10 heures avant que les produits radioactifs élaborés dans l'hypothalamus n'atteignent la posthypophyse. On en déduit une vitesse de transport de l'ordre d'1 mm par heure alors que, chez la même espèce, l'influx se propage à des vitesses se chiffrant entre 0,3 et 0,9 m/s. En fait, le transport des neurosécrétions s'effectue dans une gamme de vitesses s'étalant entre 1 mm par jour et 1 mm par heure. Ni l'aspect ni les autres caractéristiques cytologiques des grains de neurosécrétions ne changent au cours de leur trajet dans les axones, ce qui n'exclut pas une maturation de leur contenu. On sait depuis plusieurs décennies que leur déplacement est tributaire des neurotubules. Un traitement par la vinblastine, qui désorganise les neurotubules, provoque l'accumulation des neurosécrétions dans les péricaryons et dans certains secteurs des axones où ils forment des corps de Herring.

Aussi bien une stimulation électrique de l'hypothalamus qu'une déshydratation prolongée provoquent une augmentation concomitante de la neurophysine et de la vasopressine dans la sang des rats. L'examen au microscope électronique a permis de préciser les modalités de la libération de ces produits. Les terminaisons neurosécrétrices contiennent de nombreux granules en attente de leur excrétion. Ils sont mélangés à de fines vésicules synaptiques typiques particulièrement abondantes dans la zone juxtamembranaire. Les neurotubules ne sont pas présents dans la partie terminale et ne semblent pas assurer le trafic des granules à ce niveau. Quelques figures d'exocytose typique avec fusion de la membrane des granules avec la membrane synaptique et éjection du contenu dense du granule ont été observées. Ces figures sont relativement rares, car l'excrétion proprement dite est rapide.

Les insectes jouent un rôle important dans les connaissances actuelles sur la neurosécrétion. Chez les organismes plus simples, les mécanismes de neurosécrétion régulent le cœur, le processus de la métamorphose et influencent directement le développement de la fonction gonadique. Chez les organismes plus évolués, la fonction gonadique est modulée par des processus endocriniens intermédiaires^[5]. Les axones des cellules neurosécrétoires se prolongent jusqu'aux corpora cardiaca et corpora allata, où ils produisent et sécrètent une hormone cérébrale que les physiologistes des insectes soupçonnent d’être liée à une grosse protéine porteuse. Bien que sa fonction exacte reste inconnue, une multitude de ces cellules sont localisées dans les ganglions ventraux de la chaîne nerveuse. Les cellules neurosécrétoires, regroupées en amas dans les parties médiane et latérale du cerveau, contrôlent l’activité des corpora allata en produisant l’hormone juvénile pendant les stades larvaires ou nymphaux ^[6] — la phase située entre deux mues chez les insectes^[7].

La production de cette hormone empêche l’insecte de passer à l’état adulte, et cesse lorsque l’insecte est pleinement développé et prêt à se reproduire. Le 3ᵉ Symposium international sur la neurosécrétion, tenu à l’Université de Bristol, a porté sur la structure intracellulaire des cellules neurosécrétoires et sur le trajet migratoire des granules neurosécrétoires jusqu’aux organes cibles ou aux zones contenant les fluides vasculaires. De nouvelles découvertes sont faites concernant l’identification des granules dans les hormones et la corrélation de leur développement avec l’état physiologique de l’organisme^[5]. La neurosécrétion chez le ver à soie tasar, Antheraea mylitta Drury, a été étudiée par Tripathi, P. N. et al. (1997), qui ont suggéré la présence de corpora allata multilobées chez cet insecte lépidoptère.

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