Poisson zèbre, médaka et killifish turquoise pour comprendre les troubles neurodégénératifs/neurodéveloppementaux humains, partie 2

Le cervelet possède des fibres grimpantes et des fibres parallèles, et les groupes cellulaires présents sont similaires à ceux des humains, notamment les neurones de Purkinje et les cellules granulaires [13,14].

Il existe une relation positive entre les fibres grimpantes et la mémoire. Pendant le processus de montée des fibres, nous devons rester éveillés et réfléchir calmement. Cet état d’esprit peut favoriser l’amélioration de la mémoire.

L’activité des fibres grimpantes nécessite une coordination physique et la coopération de toutes les parties du corps, notamment la coordination des mains et des pieds. Dans le processus d'escalade des fibres, nous devons ajuster la posture et la position du corps à plusieurs reprises. Ce processus d'ajustement peut favoriser la capacité de réflexion du cerveau et améliorer notre attention et notre concentration.

De plus, pendant le processus d'escalade des fibres, nous pouvons ressentir un sentiment de plaisir physique et psychologique, qui peut activer des hormones telles que la dopamine dans le cerveau, améliorer notre humeur et nous rendre plus positifs.

Par conséquent, la fibre grimpante peut être utilisée comme méthode efficace pour faire de l’exercice et améliorer la mémoire. Cela peut nous rendre plus confiants, courageux et tenaces, nous permettant de constamment nous surpasser et de poursuivre des objectifs plus élevés et plus ambitieux. On voit que nous devons améliorer la mémoire, et Cistanche deserticola peut améliorer considérablement la mémoire, car Cistanche deserticola peut également réguler l'équilibre des neurotransmetteurs, comme en augmentant les niveaux d'acétylcholine et de facteurs de croissance. Ces substances sont très importantes pour la mémoire et l’apprentissage. En outre, Cistanche deserticola peut également améliorer la circulation sanguine et favoriser l'apport d'oxygène, ce qui peut garantir que le cerveau reçoive suffisamment de nutriments et d'énergie, améliorant ainsi la vitalité et l'endurance du cerveau.

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Bien que le poisson zèbre n'ait pas de structures correspondant aux noyaux cérébelleux profonds, des cellules appelées cellules eurydendroïdes reçoivent des projections de cellules de Purkinje et envoient des projections efférentes vers diverses régions du cerveau.

Par conséquent, on pense que les cellules eurydendroïdes sont fonctionnellement homologues aux noyaux cérébelleux profonds des mammifères [15]. Chez l'homme, le cervelet est divisé en vestibulocérébellum, spinocérébellum et pontocérébellum en termes de phylogénie et de localisation fonctionnelle, tandis que le cervelet des petits poissons est principalement considéré comme le vestibulocérébellum.

Nous avons créé une carte fonctionnelle du cervelet du poisson zèbre et montré que le cervelet du poisson zèbre contient au moins le vestibulocérébellum et le spinocérébellum, dont les détails peuvent être trouvés dans une référence [16].

Il est très intéressant de déterminer s'il existe également des régions du cervelet contrôlant les fonctions cérébrales supérieures au sein du télencéphale chez les petits poissons. Le poisson zèbre possède également un télencéphale qui correspond au cerveau humain, avec des régions correspondant à l'hippocampe et à l'amygdale, qui sont impliquées dans l'apprentissage de la mémoire et le comportement émotionnel, respectivement [17].

Chez l'homme, au cours du développement, les faces ventrale et dorsale du tube neural forment une constriction médiane, tandis que chez le poisson zèbre, la face dorsale du tube neural forme un repli vers l'extérieur [18]. Cependant, contrairement aux humains, le poisson zèbre n’a pas de structures de couches corticales. Il est important de noter que cela ne signifie pas que le cerveau du poisson ne possède pas de structures et de fonctions équivalentes au cortex cérébral des mammifères.

La barrière hémato-encéphalique (BBB) ​​est également présente chez le poisson zèbre. L'angiogenèse dans le cerveau postérieur commence à environ 20 hpf, et les péricytes et les cellules gliales se trouvent autour des vaisseaux à 60 hpf, mais la BHE est incomplète jusqu'à environ 5 à 8 dpf (jours après la fécondation), permettant à divers médicaments de pénétrer dans le système nerveux central. 19,20]. Le médicament peut être administré par voie orale ou intracorporelle ou il peut être dissous dans l'eau d'entretien des larves et infiltré dans les tissus corporels par immersion dans l'eau. Cette fonctionnalité est très utile pour le criblage à haut débit utilisant des larves de poisson zèbre.

Par exemple, des embryons ou des larves sont déposés individuellement dans chaque puits des plaques à puits 96- et 384- et divers composés peuvent être dissous dans l'eau. Par la suite, chaque poisson peut être évalué par des modèles d'expression génétique, des changements de développement ou une analyse comportementale.

Cette procédure prend moins de temps et coûte moins cher que la même procédure de dépistage utilisant des modèles de mammifères tels que les souris [21]. L'une des différences majeures entre le poisson zèbre et l'homme est la capacité à régénérer le système nerveux central, y compris les neurones.

Lorsque le poisson zèbre est artificiellement blessé dans la moelle épinière, une récupération fonctionnelle et un repeuplement des motoneurones sont observés en 6 à 8 semaines [22,23]. De plus, une régénération tissulaire du système nerveux central a été observée après une lésion artificielle, même au niveau du télencéphale [24].

La capacité de régénération accrue des poissons, même dans le système nerveux central, doit être reconnue lors de l'utilisation de poissons comme modèles de troubles neurologiques humains. De nombreuses preuves ont été démontrées en utilisant le poisson zèbre.

Étant donné que le poisson zèbre, le medaka et le killifish turquoise sont des téléostéens étroitement apparentés, leurs principales structures dans le système nerveux central sont comparables. Une revue de ces trois poissons modèles incluant la description de leur système nerveux central est disponible [25].

3. Facilité de gestion et d'expérimentation en laboratoire avec le poisson zèbre, le médaka et le killifish turquoise

3.1. Visibilité et transmission de la lumière chez les petits poissons

L'une des caractéristiques importantes des petits poissons est la grande transparence de leurs tissus pendant l'embryogenèse et les stades larvaires. Chez le poisson zèbre et le médaka, le processus de développement peut être observé en dehors du corps du poisson parent, et les embryons et les larves sont transparents, ce qui facilite l'observation du processus de développement et de la structure interne.

De plus, plusieurs lignées mutantes de poisson zèbre et de médaka sont disponibles, plus transparentes que le type sauvage, permettant de voir la structure interne du poisson, même au stade adulte [26].

Cette caractéristique permet une observation directe du développement et de l'activité des tissus et des cellules, compatible avec l'imagerie en direct, et nous permet de capturer plus en détail les changements développementaux et structurels du système nerveux in vivo.

Lorsque les protéines fluorescentes sont exprimées spécifiquement sur la cellule d’intérêt, il est possible d’observer le développement et les changements morphologiques des neurones d’intérêt au fil du temps. Des capteurs de Ca chimiques ou génétiquement codés exprimés dans les neurones nous permettent d'observer l'activité des neurones avec une haute résolution temporelle et spatiale [27]. Par exemple, nous avons montré que l'activité neuronale cérébelleuse au cours du comportement peut être observée au niveau cellulaire [16].

Une étude très intéressante a également été rapportée qui exprime les capteurs de Ca dans les neurones du cerveau entier et utilise les signaux des capteurs comme en électroencéphalographie [28]. En utilisant des techniques optogénétiques, il est également théoriquement possible d'activer ou de supprimer l'activité neuronale des neurones cibles sur n'importe quel site. [16,29]. Une méthode unique pour analyser la pathogénie des maladies en modifiant la localisation subcellulaire des protéines cibles a également été rapportée (30).

En bref, les petits poissons sont des vertébrés uniques qui assurent, à l’état vivant, l’observation macroscopique du système nerveux, l’observation microscopique de l’activité neuronale précise et l’adaptation de la transmission de la lumière pour l’optogénétique et d’autres applications.

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