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Au niveau cérébral

La distinction entre les sons musicaux s'effectue dans une région du cerveau d'évolution récente, le cortex auditif, responsable de l'intégration d'un morceau et de notre réaction à la musique et où se décide si le morceau est inspirant ou non. Toutefois, l'information musicale est aussi traitée dans d'autres parties du cerveau (cf. : Figure 6, paragraphe ii. Autres activations corticales et schéma récapitulatif).
« La musique existe dans un contexte culturel et un morceau de musique peut susciter différentes émotions chez différents groupes culturels. Même dans un seul groupe, chaque individu possède une expérience de vie propre dans laquelle il puise lorsqu'il réagit à la musique. » (Ante Padjen, musicien et chercheur en neurosciences à l'Université McGill) Ainsi, un des défis les plus important des chercheurs en musique est de découvrir où la biologie se situe parmi toutes ces variables sociales. Quelles règles biologiques persistent malgré les divers contextes culturels dans lesquels la musique est appréciée ? Y a-t-il un seul centre de la musique dans le cerveau ? Des études en imagerie du cerveau indiquent que plusieurs régions distinctes du cerveau jouent un rôle dans le traitement et l'appréciation de la musique. Ces interactions entre diverses structures cérébrales dans la musique expliquent les liens important qui existent entre cet art et les émotions. Toutefois, des études menées chez les personnes souffrant d'une déficience sur le plan musical montrent également que certains réseaux spécialisés distincts du cerveau pourraient être dévoués spécifiquement à la cognition musicale.
Par exemple, certains des circuits du cerveau intervenant dans la perception de la musique semblent être séparés des circuits qui traitent le langage et d'autres sons dans l'environnement, comme l'ont montré des études menées chez des personnes souffrant d'amusie. Les personnes « amusiques » sont incapables de percevoir des différences de hauteur tonale dans la musique et peuvent par conséquent être incapables de chanter dans le ton, de danser sur de la musique ou de mémoriser une mélodie. Cependant, ces personnes possèdent des capacités cognitives parfaitement normales et leurs fonctions auditives et langagières sont intactes.
Ces études indiquent également que l'on doit d'abord percevoir la musique normalement avant de pouvoir en jouir. Par exemple, un patient amusique étudié par Isabelle Peretz, ne pouvait déceler des variations de tonalité dans la musique inférieures à deux demi-tons et déclarait que la musique sonnait comme du bruit et même l'indisposait. Ce qui est le cas de la plupart des personnes amusiques, incapables de distinguer les fausses notes et les dissonances.

 L’ensemble des aires cérébrales auditives est situé sur la partie supérieure de la 1ère circonvolution temporale (T1). La partie antérieure de T1, appelée gyrus de Heschel, constitue le cortex auditif primaire. Juste en arrière se trouvent les aires secondaires qui constituent le planum temporal (cf. : Figure 9).

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Paris, 30 JANVIER 2013

Les hormones androgènes pourraient permettre de traiter la sclérose en plaques
La testostérone et ses dérivés pourraient constituer un traitement efficace contre les maladies de la myéline telles que la sclérose en plaques. C'est ce que montrent les travaux réalisés par des chercheurs du Laboratoire d'imagerie et de neurosciences cognitives1 (CNRS/Université de Strasbourg), en collaboration notamment avec l'unité « Neuroprotection et neurorégénération : molécules neuroactives de petite taille » (Inserm/Université Paris-Sud)2. La myéline compose les gaines qui protègent les fibres nerveuses et permettent d'augmenter la vitesse de l'influx nerveux. Un déficit dans la production de la myéline ou bien sa destruction conduit à de graves maladies pour lesquelles il n'existe actuellement aucun traitement curatif. Les chercheurs viennent de montrer, chez des souris dont les fibres nerveuses du cerveau ont été démyélinisées, que la testostérone et une molécule analogue de synthèse induisent la régénération des oligodendrocytes, les cellules responsables de la myélinisation et stimulent la remyélinisation. Ces travaux viennent d'être publiés dans la revue Brain.
La sclérose en plaques est une maladie dégénérative de la myéline qui s'accompagne d'une inflammation prononcée du système nerveux central. Touchant environ 80 000 personnes en France, elle se caractérise par des troubles de la motricité et de la vision et par des atteintes neurologiques comme des difficultés d'élocution. On savait déjà que la maladie présentait une composante hormonale. En effet, les femmes sont deux fois plus atteintes que les hommes, bien que le pronostic soit moins bon pour le sexe masculin. De plus, il a été observé que les femmes enceintes atteintes de sclérose en plaques se portent mieux durant leur grossesse, lorsque leurs taux d'hormones sont élevés. L'équipe dirigée par le Dr Said Ghandour avait déjà montré l'effet protecteur de la testostérone sur les oligodendrocytes (cellules responsables de la myélinisation).

Pour cette étude, les chercheurs ont tout d'abord induit une démyélinisation chronique des fibres nerveuses dans le cerveau de souris. Pour cela, ils ont intégré à leur nourriture de la cuprizone, une molécule qui séquestre le cuivre. Les souris ont alors présenté une démyélinisation chronique analogue à celle observée au cours de la phase progressive de la sclérose en plaques. Elles ont ensuite été traitées à la testostérone durant 6 à 9 semaines. Résultat : leurs fibres nerveuses ont été à nouveau myélinisées et leurs symptômes se sont remarquablement atténués. Les mêmes effets ont été obtenus en utilisant un analogue de synthèse de la testostérone, la 7-alpha-méthyl-19-nortestostérone (MENT).

Les chercheurs ont par la suite montré que ces androgènes entrainaient la transformation des cellules souches neurales en oligodendrocytes et favorisaient la synthèse de myéline par les oligodendrocytes, conduisant à la préservation de l'intégrité des fibres nerveuses. Ils ont ensuite répété l'expérience, mais cette fois-ci en utilisant deux souches de souris transgéniques : l'une comportait un récepteur des androgènes muté et l'autre un récepteur qui avait été invalidé sélectivement dans le système nerveux central. Sur ces souris insensibles aux androgènes, la testostérone n'a pas stimulé de remyélinisation des fibres nerveuses.

Ces résultats identifient le récepteur des androgènes comme une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement de maladies comme la sclérose en plaques. Ils ouvrent la voie à l'utilisation des androgènes pour favoriser la régénération de la myéline. Des travaux complémentaires devraient par ailleurs s'intéresser à la possibilité d'utiliser les taux sanguins de testostérone comme biomarqueurs pour évaluer la progression des maladies démyélinisantes.

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DEA Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques : mémoire bibliographiqueMélatonine et récepteurs à mélatonine : implications en chronobiologie
2000 - 2001

D.E.A. "Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques"
Mémoire bibliographique

UCB - Lyon 1 ; INSA de Lyon ; ENGREF
École Doctorale E2M2

Laboratoire d'accueilLaboratoire de biologie Animale et Appliquée
Faculté des Sciences et Techniques, Université Jean Monnet - Saint-Étienne
DirecteurB. BUISSON
CodirecteursJ. ATTIA
M. BEAUCHAUD
ParrainsS. GRENIER
F. FLEURY
D. LEGUELLEC
SOMMAIRE
Introduction
1. Notions de chronobiologie
1.1. Définition
1.2. Représentation des rythmes biologiques
1.3. Classification des rythmes biologiques
1.4. Entraînement des rythmes et horloge biologique
2. La mélatonine
2.1. Localisation
2.2. La glande pinéale
2.3. Voie de synthèse
2.3.1. Chaîne de synthèse
2.3.2. Rythme de synthèse de la mélatonine
2.3.3. Régulation de la synthèse
2.4. Voie de dégradation
2.5. Ontogenèse du rythme de sécrétion de mélatonine
3. Fonctions de la mélatonine
3.1. Régulation de la photosensibilité rétinienne
3.2. Adaptation à la lumière des mélanophores dermiques
3.3. Rythmes circadiens d’activités comportementales
3.4. Rythmes circannuels de reproduction et de croissance
4. Récepteurs à mélatonine
4.1. Typologie
4.2. Localisation
4.3. Structure des récepteurs
4.4. Transduction du signal mélatonine
4.5. Densité des récepteurs à mélatonine
Conclusion
Références bibliographiques

Introduction
Au début du siècle, McCord et coll. (1917, in Dubocovich et coll., 1996) montrent que des extraits de glande pinéale bovine provoquent un éclaircissement de la peau de Grenouille. En 1958, Lerner isole l’agent responsable : il s’agit d’un dérivé de la sérotonine, la N-acétyl-5-méthoxytryptamine. Ce composé provoquant l’agrégation des grains de mélanine dans les mélanophores des Batraciens, il est baptisé mélatonine.

Par la suite, la mélatonine est mise en évidence chez d’autres animaux que les Vertébrés, chez les Plantes et les Bactéries. Très vite les recherches se focalisent sur son rôle fonctionnel.

En premier lieu, on s'interroge sur les implications de la mélatonine dans les phénomènes journaliers. On sait aujourd’hui qu’elle est sécrétée durant la nuit par la glande pinéale chez les Vertébrés et que cette sécrétion est sous le contrôle de l’horloge biologique. Le rôle de cette sécrétion variable est encore hypothétique.

La durée de la sécrétion varie au cours l'année étant donné que la longueur de la nuit varie avec les saisons. L'information photopériodique est transmise à l'organisme via la durée de la sécrétion de mélatonine. Aussi de nombreux auteurs s' intéressent au rôle de la mélatonine dans les fonctions saisonnières comme la reproduction et la croissance.

Que ce soit à l'échelle de la journée ou de la saison, les effets de la mélatonine ne peuvent s'expliquer qu'à l'issue d'une étude approfondie des récepteurs et de la transduction du signal hormonal. Les techniques d'histologie moléculaire ont permis de mettre en évidence des récepteurs dans différentes parties de l'encéphale (hypothalamus, toit optique…) et dans plusieurs organes périphériques (poumon, foie…). Si ces résultats sont clairement établis chez les Mammifères, les études ne font que débuter chez les non mammaliens. Mon travail de recherche consiste à localiser les récepteurs à mélatonine chez deux modèles étudiés au Laboratoire (Poisson et Escargot) sous les angles complémentaires de l'activité circadienne et de la croissance.

étant donné l’importance de la mélatonine dans les rythmes biologiques, nous présenterons dans un premier chapitre les notions essentielles de chronobiologie. Nous décrirons ensuite les lieux et voie de synthèse de la mélatonine. Puis nous aborderons son rôle fonctionnel dans l’organisme en centrant essentiellement le discours sur les Vertébrés, groupe le plus étudié sous cet angle. La dernière partie sera consacrée à l’étude des récepteurs ainsi qu'à la cascade de réactions entraînées par la fixation du ligand sur son récepteur.

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Des cellules souches pour créer des organes par impression 3D
Par Janlou Chaput, Futura-Sciences  Partager Le bioprinting, ou l’impression de tissus humains, pourrait prendre un nouveau tournant. Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à construire une imprimante 3D capable de déposer des cellules souches embryonnaires humaines sans les détruire ni leur faire perdre leur pluripotence. De quoi susciter les plus gros fantasmes, comme la régénération d’organes entiers.

Le progrès passe parfois par la combinaison de différentes technologies. L’impression 3D permet depuis quelques années de fabriquer des objets en empilant une à une des couches de résine ou de plastique. Certains biologistes ont alors eu l’idée de remplacer le plastique par des cellules, afin de créer des structures organiques.
De premiers succès ont déjà été obtenus. Par exemple, en novembre dernier, des scientifiques ont utilisé cette méthode pour recréer du cartilage. Le résultat, injecté chez des souris, était parfaitement fonctionnel. D’autres expériences similaires ont été réussies, y compris avec des cellules souches embryonnaires (CSE) de rongeurs.
Ces cellules sont particulières car elles sont pluripotentes, c’est-à-dire qu’elles ont la capacité de se différencier en n’importe quel tissu de l’organisme. On les trouve aussi chez l’Homme et on les a d’ailleurs testées en impression 3D. Cependant, elles sont plus fragiles que celles retrouvées chez la souris et n’ont pas tenu le choc.
Des cellules souches embryonnaires survivent à l’impression 3D
Des scientifiques de l’Heriot-Watt University d'Édimbourg (Écosse) annoncent cependant avoir probablement réussi à outrepasser le problème. Leur système, décrit dans la revue Biofabrication, a épargné la quasi-totalité des cellules souches humaines tout en leur permettant de garder leurs propriétés intrinsèques, celles qui nous intéressent en médecine régénérative.

Voici l'imprimante 3D conçue par les scientifiques. Grâce à son système de valves et d'air comprimé, elle permet aux cellules souches embryonnaires de survivre au jet d'encre. © Will Shu, Biofabrication

La machine est pilotée par ordinateur. Elle dispose de deux encres biologiques : l’une contient les cellules souches dans un milieu de culture servant à les alimenter, quand l’autre ne contient que ce milieu.
Grâce à un système à air comprimé contrôlé par l’ouverture ou la fermeture d’une microvalve, les quantités déposées sont extrêmement précises. Ainsi, les auteurs peuvent déposer uniquement cinq cellules s’il le faut. Grâce à la superposition des couches, ils ont obtenu des gradients de concentration en CSE. Les cellules se regroupent alors en amas sphériques dont la taille est parfaitement contrôlée.
Des organes artificiels ? C'est encore un peu tôt
Un jour après l’opération, plus de 95 % des CSE étaient encore vivantes, et 89 % des cellules résistaient, encore 48 h plus tard. L’utilisation d’un marqueur a par ailleurs révélé qu’elles n’avaient pas perdu leur pluripotence. La preuve que le concept fonctionne.
Nous sommes tout de même encore loin de la création d’organes complexes par des imprimantes 3D, même si de la peau et du tissu musculaire ont déjà pu être mis au point. Pourquoi ? Un foie, un cœur ou encore un rein demandent un système vasculaire important qu’on ne peut encore fournir, même si certains laboratoires travaillent à l’élaboration de vaisseaux sanguins artificiels.
Cependant, même si ce fantasme n’est pas encore à portée de main, des tissus artificiels fabriqués rapidement et à moindre coût pourraient servir à imiter des organes, afin de tester l’effet de molécules médicamenteuses. L’opportunité de limiter les essais pharmacologiques menés sur les animaux. Pour le moment, les techniques de bioprinting sont encore à leurs prémices mais les avancées laissent supposer qu’un jour les imprimantes 3D biologiques feront partie de l’équipement de base des laboratoires de biologie cellulaire.

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