Perte du facteur de réponse sérique dans les neurones matures du gyrus denté modifie la morphologie des épines dendritiques et des tâches comportementales dépendant de l'hippocampe

Aperçu : G.M.

Le facteur de réponse sérique (SRF) est un facteur de transcription majeur qui régule l'expression de plusieurs gènes associés à la plasticité dans le cerveau. Bien que l’expression développementale de la SRF dans les neurones excitateurs soit cruciale pour l’établissement de circuits hippocampiques appropriés, aucune preuve substantielle de son rôle dans les neurones matures non stimulés n’a été fournie. 

La présente étude a utilisé des souris KO conditionnelles à contrôle temporel contrôlées dans le temps et a montré que le manque de SRF dans les neurones adultes entraînait une diminution des taux d'actine et l'inactivation de la protéine cofiline 1 coupant l'actine par suite de l'augmentation de la phosphorylation chez Ser3. 

L'augmentation de la phosphorylation de la cofiline 1 était corrélée à une modification de la morphologie de l'épine dendritique dans le gyrus denté, ce qui se traduisait par une augmentation du nombre d'épines qui se regroupaient dans la catégorie des épines longues. Les modifications de la morphologie de la colonne vertébrale ont coïncidé avec une amplitude et une fréquence plus faibles de courants postsynaptiques excitateurs miniatures. En outre, les animaux knock-out SRF étaient hyperactifs et présentaient des altérations des comportements dépendant de l'hippocampe, tels que le creusement, l'enfouissement du marbre et la nidification. 

Globalement, nos données indiquent que la suppression du SRF neuronal par un adulte entraîne des modifications de la morphologie et de la fonction de la colonne vertébrale ainsi que des comportements dépendant de l'hippocampe. 

Ainsi, la suppression des CRS dans les neurones adultes récapitule certains aspects des modifications morphologiques, électrophysiologiques et comportementales observées dans des troubles psychiatriques tels que la schizophrénie et les "troubles du spectre de l'autisme".

Brain Struct Funct. 2019 Aug 2. doi: 10.1007/s00429-019-01925-6.

Loss of serum response factor in mature neurons in the dentate gyrus alters the morphology of dendritic spines and hippocampus-dependent behavioral tasks

Nader K¹, Krysiak A¹, Beroun A¹, Pekala M¹, Szymanska M¹, Kuzniewska B¹, Radwanska K², Kaczmarek L¹, Kalita K³.

Author information

1

Laboratory of Neurobiology, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 3 Pasteur Street, 02-093, Warsaw, Poland.

2

Laboratory of Molecular Basis of Behavior, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 3 Pasteur Street, 02-093, Warsaw, Poland.

3

Laboratory of Neurobiology, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences, 3 Pasteur Street, 02-093, Warsaw, Poland. k.kalita@nencki.gov.pl.

Abstract

Serum response factor (SRF) is a major transcription factor that regulates the expression of several plasticity-associated genes in the brain. Although the developmental expression of SRF in excitatory neurons is crucial for establishing proper hippocampal circuitry, no substantial evidence of its role in unstimulated mature neurons has been provided. The present study used time-controlled, conditional SRF knockout mice and found that the lack of SRF in adult neurons led to decreased actin levels and inactivation of the actin-severing protein cofilin 1 through its increase in phosphorylation at Ser3. The augmentation of cofilin 1 phosphorylation correlated with an alteration of dendritic spine morphology in the dentate gyrus, which was reflected by an increase in the number of spines that clustered into the long-spine category. The changes in spine morphology coincided with a lower amplitude and frequency of miniature excitatory postsynaptic currents. Moreover, SRF knockout animals were hyperactive and exhibited impairments in hippocampus-dependent behaviors, such as digging, marble burying, and nesting. Altogether, our data indicate that the adult deletion of neuronal SRF leads to alterations of spine morphology and function and hippocampus-dependent behaviors. Thus, SRF deletion in adult neurons recapitulates some aspects of morphological, electrophysiological, and behavioral changes that are observed in such psychiatric disorders as schizophrenia and autism spectrum disorders.

PMID:31375980

DOI: 10.1007/s00429-019-01925-6

Suivi à haut risque: Intervention précoce et réhabilitation

Aperçu: G.M.

La détection précoce du handicap chez l'enfant est possible à l'aide d'outils et de procédures disponibles en clinique. La détection précoce de l'invalidité permet une intervention précoce qui optimise les résultats de l'enfant, prévient l'apparition de complications et soutient les parents. 

Dans ce chapitre, nous résumons d’abord les meilleurs outils disponibles pour prédire les incapacités de la petite enfance, notamment les troubles du spectre de l'autisme, la paralysie cérébrale, les troubles de la coordination du développement, l’ensemble des troubles causés par l’alcoolisme foetal, les déficiences auditives et visuelles. 

Deuxièmement, nous fournissons un aperçu des preuves précliniques et cliniques permettant d’induire une neuroplasticité après une lésion cérébrale. 

Troisièmement, nous décrivons et évaluons la base de données probantes concernant:

• (a) les interventions basées sur la formation qui induisent la neuroplasticité, 
• (b) les interventions de rééducation non axées sur la neuroplasticité, 
• (c) les interventions complémentaires et alternatives, 
• (d) les interventions d’enrichissement de l’environnement chez le nouveau-né. soins intensifs et contextes communautaires, et 
• (e) interventions en interaction parent-enfant dans les soins néonatals intensifs et les contextes communautaires. 

Quatrièmement, nous explorons les options de traitement émergentes lors d'essais cliniques, conçues pour induire une réparation du cerveau après une blessure. En conclusion, le diagnostic précoce permet une intervention précoce, ce qui améliore les résultats pour les enfants et les parents. 

Nous savons maintenant quelles interventions apportent les gains les plus importants et les informations peuvent être utilisées pour aider les parents à prendre des décisions lors de la conception des plans de traitement de leurs enfants.

Extraits 

Détection précoce des "troubles du spectre de l'autisme"

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est un trouble des compétences sociales, de la communication et des compétences cognitives qui se manifestent au cours des premières années de la vie. Les critères de diagnostic mis à jour pour les TSA sont définis dans le DSM-5 (American Psychiatric Association, 2013).
L'American Academy of Pediatrics (AAP) a recommandé le dépistage médical des TSA pour assurer une détection précoce et un traitement précoce fondé sur des preuves (Johnson et Myers, 2007).
Le dépistage chez les populations universelles et à haut risque doit être effectué à l'aide d'instruments spécifiques aux TSA à l'âge corrigé de 18 et 24 mois (corrigé en fonction de la prématurité), conjointement avec la surveillance du développement (Johnson et Myers, Volkmar et al., 2014; Zwaigenbaum et al., 2015). Il existe une ligne directrice clinique qui résume les meilleures preuves disponibles d'un diagnostic précoce précis et fournit des indications sur la sélection des outils spécifiques aux TSA (Volkmar et al. al., 2014; Zwaigenbaum et al., 2015). 

À l’âge de 18 à 24 mois, les outils les plus prédictifs pour détecter le risque de TSA sont: 

• (a) la liste de contrôle quantitative Q-CHAT pour l’autisme chez les tout-petits, qui est un outil de dépistage rempli en 10 questions par le parent qui détecte le risque de TSA avec une sensibilité de 91% dans les recherches effectuées à ce jour (Zwaigenbaum et al., 2015) et 
• (b) le Checklist modifié pour l’autisme chez les enfants en bas âge (M-CHAT) révisé avec suivi, qui prédit le risque de TSA dans 54% des cas Le score total de l'enfant est initialement supérieur à 3, puis supérieur à 2 au suivi (Robins et al., 2014).

Le dépistage des TSA avant 24 mois est associé à des taux de faux positifs plus élevés que le dépistage à 24 mois mais reste informatif et utile pour permettre une intervention précoce (Zwaigenbaum et al., 2015).
Le dépistage est particulièrement important lorsqu'un frère ou une soeur présente un diagnostic de TSA (Zwaigenbaum et al., 2015). Des faux positifs se produisent parce que certains comportements de jeunes enfants en développement chevauchent des symptômes de TSA (par exemple, des comportements répétitifs tels que l’allumage des lumières).
et  des intérêts restreints avec instance des routines).
Ces comportements peuvent être résolus avec le temps (Zwaigenbaum et al., 2015). 

À l'âge corrigé de 24 mois, les outils les plus précis pour prédire le risque de TSA sont: 

• (a) l'outil de dépistage de l'autisme chez les enfants de deux ans (STAT), qui possède une sensibilité de 92% pour détecter le risque de TSA et 
• (b) Liste de contrôle modifiée pour l'autisme chez les tout-petits (M-CHAT) révisée (Robins et al., 2014), qui prédit le risque de TSA dans 54% des cas lorsque le score total de l'enfant est initialement supérieur à 2 au suivi

Le PAA recommande aux enfants dont le résultat est positif pour un outil de dépistage spécifique aux TSA de bénéficier d’un bilan de diagnostic complet et d’être redirigés simultanément vers des services d’intervention précoce spécifiques aux TSA, en mettant l’accent sur l’orthophonie et le traitement éducatif précoce (Johnson et Myers, 2007). 

 

Handb Clin Neurol. 2019;162:483-510. doi: 10.1016/B978-0-444-64029-1.00023-0.

High-risk follow-up: Early intervention and rehabilitation

Novak I¹, Morgan C².

Author information

1

Cerebral Palsy Alliance, Discipline of Child and Adolescent Health, University of Sydney, Sydney, NSW, Australia. Electronic address: inovak@cerebralpalsy.org.au.

2

Cerebral Palsy Alliance, Discipline of Child and Adolescent Health, University of Sydney, Sydney, NSW, Australia.

Abstract

Early detection of childhood disability is possible using clinically available tools and procedures. Early detection of disability enables early intervention that maximizes the child's outcome, prevents the onset of complications, and supports parents. In this chapter, first we summarize the best-available tools for accurately predicting major childhood disabilities early, including autism spectrum disorder, cerebral palsy, developmental coordination disorder, fetal alcohol spectrum disorder, intellectual disability, hearing impairment, and visual impairment. Second, we provide an overview of the preclinical and clinical evidence for inducing neuroplasticity following brain injury. Third, we describe and appraise the evidence base for: (a) training-based interventions that induce neuroplasticity, (b) rehabilitation interventions not focused on inducing neuroplasticity, (c) complementary and alternative interventions, (d) environmental enrichment interventions in the neonatal intensive care and community settings, and (e) parent-child interaction interventions in the neonatal intensive care and community settings. Fourth, we explore emergent treatment options at clinical trial, designed to induce brain repair following injury. In conclusion, early diagnosis enables early intervention, which improves child and parent outcomes. We now know which interventions provide the biggest gains and the information can be used to help inform parental decision making when designing treatment plans for their children.

Copyright © 2019 Elsevier B.V. All rights reserved.

PMID:31324326

DOI:10.1016/B978-0-444-64029-1.00023-0

La plasticité cérébrale: fenêtre d'opportunité dans le développement cérébral

Traduction expresse: G.M.

Eur J Paediatr Neurol. 2016 Aug 9. pii: S1090-3798(16)30096-4. doi: 10.1016/j.ejpn.2016.07.007.

Cerebral plasticity: Windows of opportunity in the developing brain

Ismail FY¹, Fatemi A², Johnston MV².

Author information

• ¹Department of neurology and developmental medicine, The Kennedy Krieger Institute, Johns Hopkins Medical Institutions, MD, USA; Department of pediatrics, College of Medicine and Health Sciences, United Arab Emirates University, Al- Ain, UAE. Electronic address: fismail4@jhmi.edu
• ²Departments of Neurology and Pediatrics, The Kennedy Krieger Institute, and Johns Hopkins University School of Medicine, MD, USA.

Abstract

BACKGROUND:

Neuroplasticity refers to the inherently dynamic biological capacity of the central nervous system (CNS) to undergo maturation, change structurally and functionally in response to experience and to adapt following injury. This malleability is achieved by modulating subsets of genetic, molecular and cellular mechanisms that influence the dynamics of synaptic connections and neural circuitry formation culminating in gain or loss of behavior or function. Neuroplasticity in the healthy developing brain exhibits a heterochronus cortex-specific developmental profile and is heightened during "critical and sensitive periods" of pre and postnatal brain development that enable the construction and consolidation of experience-dependent structural and functional brain connections.
La neuroplasticité se réfère à la capacité biologique dynamique intrinsèque du système nerveux central (SNC) de subir la maturation, de se modifier structurellement et fonctionnellement en réponse à l'expérience et à s'adapter suite à un dommage. Cette malléabilité est obtenue en modulant les sous-ensembles de mécanismes génétiques, moléculaires et cellulaires qui influencent la dynamique des connexions synaptiques et la formation des circuits neuronaux aboutissant à un gain ou une perte de comportement ou de la fonction. La neuroplasticité dans le cerveau en développement sain présente un profil de développement spécifique au cortex hétérochronique (Note de traduction: l'hétérochronie est la modification de la durée et de la vitesse du développement de l’organisme au cours de l’évolution)  et est accentuée pendant les «périodes critiques et sensibles» du développement pré et postnatal du cerveau qui permettent la construction et la consolidation de connexions structurelles et fonctionnelles du cerveau dépendant de l'expérience.

PURPOSE:

In this review, our primary goal is to highlight the essential role of neuroplasticity in brain development, and to draw attention to the complex relationship between different levels of the developing nervous system that are subjected to plasticity in health and disease. Another goal of this review is to explore the relationship between plasticity responses of the developing brain and how they are influenced by critical and sensitive periods of brain development. Finally, we aim to motivate researchers in the pediatric neuromodulation field to build on the current knowledge of normal and abnormal neuroplasticity, especially synaptic plasticity, and their dependence on "critical or sensitive periods" of neural development to inform the design, timing and sequencing of neuromodulatory interventions in order to enhance and optimize their translational applications in childhood disorders of the brain.
Dans cette revue, notre objectif principal est de mettre en évidence le rôle essentiel de la neuroplasticité dans le développement du cerveau, et d'attirer l'attention sur la relation complexe entre les différents niveaux du système nerveux en développement qui sont soumis à la plasticité dans le domaine de la santé et de la maladie. Un autre objectif de cette étude est d'explorer la relation entre les réponses de plasticité du cerveau en développement et comment elles sont influencées par des périodes critiques et sensibles du développement du cerveau. Enfin, nous cherchons à motiver les chercheurs dans le domaine de la neuromodulation pédiatrique pour construire sur les connaissances actuelles de la neuroplasticité normale et anormale, la plasticité spécifiquement synaptique, et sa dépendance à l'égard des «périodes critiques ou sensibles» du développement neuronal pour éclairer la conception, le timing et le séquençage des interventions neuromodulatrices  afin d'améliorer et d'optimiser leurs applications translationnelles dans les troubles de l'enfance du cerveau.

METHODS:

literature review.

RESULTS:

We discuss in details five patterns of neuroplasticity expressed by the developing brain: 1) developmental plasticity which is further classified into normal and impaired developmental plasticity as seen in syndromic autism spectrum disorders, 2) adaptive (experience-dependent) plasticity following intense motor skill training, 3) reactive plasticity to pre and post natal CNS injury or sensory deprivation, 4) excessive plasticity (loss of homeostatic regulation) as seen in dystonia and refractory epilepsy, 6) and finally, plasticity as the brain's "Achilles tendon" which induces brain vulnerability under certain conditions such as hypoxic ischemic encephalopathy and epileptic encephalopathy syndromes. We then explore the unique feature of "time-sensitive heightened plasticity responses" in the developing brain in the in the context of neuromodulation.
Nous discutons en détail cinq modèles de neuroplasticité exprimés par le cerveau en développement: 

1. la plasticité développementale qui est nouvellement classée dans la plasticité développementale normale et altérée comme on le voit dans les troubles syndromiques du spectre de l'autisme, 
2. la plasticité adaptative (dépendant de l'expérience) qui suit l'entrainement intensif des habilités motrices, 
3. la plasticité réactive aux dommages pré et post-nataux du SNC ou la privation sensorielle, 
4. la plasticité excessive (perte de régulation homéostatique) comme on le voit dans la dystonie et l'épilepsie réfractaire, 
5. et enfin, la plasticité comme «tendon d'Achille» du cerveau qui induit la vulnérabilité du cerveau  dans certaines conditions telles que l'encéphalopathie hypoxique-ischémique et les syndromes d'encéphalopathie épileptiques .  

Nous explorons alors la caractéristique unique de "réponses de plasticité accrue sensible au facteur temps» dans le cerveau en développement dans le contexte de la neuromodulation.

CONCLUSION:

The different patterns of neuroplasticity and the unique feature of heightened plasticity during critical and sensitive periods are important concepts for researchers and clinicians in the field of pediatric neurology and neurodevelopmental disabilities. These concepts need to be examined systematically in the context of pediatric neuromodulation. We propose that critical and sensitive periods of brain development in health and disease can create "windows of opportunity" for neuromodulatory interventions that are not commonly seen in adult brain and probably augment plasticity responses and improve clinical outcomes.
Les différents modèles de neuroplasticité et la caractéristique unique de la plasticité accrue pendant les périodes critiques et sensibles sont des concepts importants pour les chercheurs et les cliniciens dans le domaine des troubles neurodéveloppementaux et de la neurologie pédiatrique . Ces concepts doivent être examinés systématiquement dans le contexte de la neuromodulation pédiatrique. Nous proposons que les périodes critiques et sensibles du développement du cerveau dans la santé et la maladie peuvent créer des «fenêtres d'opportunité» pour les interventions de neuromodulateurs qui ne sont pas fréquemment observées dans le cerveau adulte et probablement augmentent les réponses de plasticité et améliorent les résultats cliniques.

Copyright © 2016 European Paediatric Neurology Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

PMID: 27567276

DOI: 10.1016/j.ejpn.2016.07.007

Plasticité du cerveau social induite par l'entraînement dans le trouble du spectre autistique

Traduction: G.M.

Br J Psychiatry. 2015 Mar 19. pii: bjp.bp.113.143784.

Training-induced plasticity of the social brain in autism spectrum disorder

Bölte S¹, Ciaramidaro A¹, Schlitt S¹, Hainz D¹, Kliemann D¹, Beyer A¹, Poustka F¹, Freitag C¹, Walter H¹.

Author information

• ¹Sven Bölte, Prof, PhD, Department of Women's and Children's Health, Center of Neurodevelopmental Disorders, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden, and Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt, Germany; Angela Ciaramidaro, PhD, Sabine Schlitt, PhD, Daniela Hainz, Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt, Germany; Dorit Kliemann, PhD, Cluster of Excellence 'Languages of Emotion' and Department of Education and Psychology, Freie Universität, Berlin, Germany, McGovern Institute for Brain Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, and Department of Neurology, Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School, Charlestown, Massachusetts, USA; Fritz Poustka, MD, PhD, Anke Beyer, PhD, Christine Freitag, MD, PhD, Department of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt, Germany; Henrik Walter, MD, PhD, Department of Psychiatry and Psychotherapy, Charité Universitatsmedizin Berlin, Germany.

Résumé

Le toile du fond du trouble du spectre autistique (TSA) est liée à l'activité du cerveau social et à la reconnaissance faciale des affects (FAR).  

But

Examiner la plasticité du cerveau sociale dans les TSA.  

Méthode

En utilisant les tests FAR et les tâches FAR sous imagerie par résonance magnétique fonctionnelle pour les FAR, nous avons comparé 32 personnes avec TSA et 25 personnes contrôles. Par la suite, les participants avec TSA ont été affectés à la formation cognitive FAR assistée par ordinateur ou au  groupe de contrôle.  

Résultats 

Le groupe TSA a été moins performant que le groupe contrôle sur les tests FAR de comportement explicite. Dans le scanner, pendant les test FAR implicites, l'amygdale, le gyrus fusiforme et d'autres régions du cerveau social étaient moins activées bilatéralement. Le groupe formé a été amélioré sur les tests de comportement FAR, et la réponse cérébrale à des tâches de traitement des affects implicites a augmenté bilatéralement post-formation dans le cerveau social.  

Conclusions 

Les personnes avec TSA présentent des troubles FAR associés à une hypoactivation du cerveau social. La formation assistée par ordinateur améliore les réponses FAR explicites  et les réponses neuronales au cours des FAR implicite, indiquant une neuroplasticité du cerveau sociale dans le TSA.

PMID: 25792694 

Abstract

Background Autism spectrum disorder (ASD) is linked to social brain activity and facial affect recognition (FAR). Aims To examine social brain plasticity in ASD. Method Using FAR tests and functional magnetic resonance imaging tasks for FAR, we compared 32 individuals with ASD and 25 controls. Subsequently, the participants with ASD were assigned to FAR computer-aided cognitive training or a control group. Results The ASD group performed more poorly than controls on explicit behavioural FAR tests. In the scanner, during implicit FAR, the amygdala, fusiform gyrus and other regions of the social brain were less activated bilaterally. The training group improved on behavioural FAR tests, and cerebral response to implicit affect processing tasks increased bilaterally post-training in the social brain. Conclusions Individuals with ASD show FAR impairments associated with hypoactivation of the social brain. Computer-based training improves explicit FAR and neuronal responses during implicit FAR, indicating neuroplasticity in the social brain in ASD.
Royal College of Psychiatrists.