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| les mécanismes de l'éjection de lait ... | ||
| La tétée comme on le sait ce sont les hommes qui en parlent le mieux ! A l'occasion d'une publication de Jean Marc Israël et Dominique Poulain dans "The J of N" , ces deux éminents spécialistes de cette mécanique sophistiquée font le point sur plus de quinze années de recherche, une vidéo-son exceptionnelle .... |
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| INB : Quels sont les mécanismes de la production de lait au moment de la tétée ? Dominique Poulain En période d’allaitement, il faut distinguer deux événements physiologiques : la production de lait (la lactopoïèse) et l’éjection du lait. La production du lait dans la glande mammaire est contrôlée essentiellement par une hormone, la prolactine, synthétisée et libérée par les cellules lactotropes de l’antéhypophyse. Mais pour que le lait soit disponible, il faut que les alvéoles dans lesquelles il se trouve se contractent, chassant le lait vers le mamelon : c’est l’éjection du lait, qui se fait grâce à l’ocytocine, libérée par les neurones à ocytocine de l’hypothalamus.Cette séquence d’événements est déclenchée par la tétée, grâce à un réflexe neuroendocrinien dont le point de départ est le mamelon... |
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| ..Les fibres nerveuses atteignent la moelle épinière, et après plusieurs relais, aboutissent à l’hypothalamus. C’est l’étape “nerveuse” du réflexe. Sous l’effet du “message nerveux” en provenance des mamelons, les neurones à ocytocine de l’hypothalamus libèrent l’ocytocine dans la circulation sanguine. Comme c’est un réflexe, il faut que le petit tête ; de plus, même en tétée continue, les neurones à ocytocine ne libèrent leur hormone que de manière intermittente. | Cette vidéo montre le comportement des ratons quelques secondes avant l'éjection de lait. La bande son vous permet d'entendre les potentiels d'action . L'activité électrique du neurone s'accélère ("arrivée de la bouffée") puis la bouffée de potentiels d'action survient : d'une durée de 4 à 5 secondes, elle est immédiatement suivie par l'éjection du lait qui entraîne le réflexe d'étirement, particulièrement visible sur le raton central. À ce moment-là s'ensuit une grande agitation de la portée : certains ratons perdent le mamelon qu'ils tétaient. C'est l illustration qui permet d'établir la corrélation entre activité électrique et libération hormonale. | |
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INB Y a-t-il des situations qui peuvent inhiber l’éjection de lait ? Dominque Poulain : Si la grossesse et la production de lait se font normalement, pas beaucoup. Les problèmes portent plutôt sur la production de lait. Pour l’éjection de lait, le stress, la douleur sont inhibiteurs ; mais c’est très culturel, plus fréquent dans le 16e arrondissement qu’au Bengladesh. INB - Comment se régule l’éjection de lait par la mère par rapport aux besoins a priori imprévisibles de l’enfant ? Dominique Poulin C’est à la fois génétiquement programmé et environnemental, culturel, ici aussi ! Chez l’animal en liberté, chez l’humain dans certaines sociétés, c’est à la demande. En quelque sorte, le petit a un cycle de besoin alimentaire, celui de la mère y est adapté et les deux communiquent par des signaux programmés. Par exemple, la rate s’occupe de ses petits plus de 14h par jour. Ils s’accrochent aux mamelles et toutes les cinq dix minutes, la mère à une éjection de lait. Chez la truie, le cycle est d’environ 60 minutes. Toutes les heures, les porcelets qui dorment dans leur coin se réveillent, grouinent, courent vers leur mère, qui s’allonge, se laisse téter pendant un quart d’heure au cours duquel il y a une seule éjection de lait. Puis la mère les chasse jusqu’au tour suivant. Chez l’humain, dans certaines sociétés, le petit est mis au sein chaque fois qu’il le souhaite. Au contraire, chez certains animaux en élevage intensif, ou chez l’humain, les contraintes su-bies ou volontaires de la vie en société, font peu de cas de la physiologie, qui doit s’adapter. INB Jean-Marc Israel, à quand remonte votre intérêt pour l’ocytocine ? Jean Marc Israël En 1992, Dominique Poulain m’a proposé de rejoindre son groupe pour entreprendre l'étude électrophysiologique des neurones à ocytocine regroupés dans les noyaux su-praoptiques de l'hypothalamus du rat. On savait que chaque éjection de lait est due à une bouffée d’activité électrique, dite bouffée de potentiels d’action à haute fréquence car pendant 3 à 6 secondes la cellule émet 100 à 300 potentiels d’action à une fréquence parfois proche de 80 Hz. Il s’agissait de savoir si la bouffée dépend de propriétés propres aux neurones ou de commande extérieure. INB En quoi était-il important de connaître les propriétés électriques des neurones à ocytocine ? Dans un travail publié en 1982, Dominique Poulain et John Wakerley ont montré que les 2 types de neurones du système hypothalamo neurohypophysaire, les neurones ocytocinergiques et vasopressinergiques, ne se comportent pas électriquement de la même façon : le neurone à vasopressine émet une activité phasique, où alternent des phases actives de 10 à 30 secondes pendant lesquelles le neurone émet des potentiels d’action, et des phases silencieuses de durée équivalente. Au contraire, le neurone à ocytocine a toujours une activité électrique de base faible (1 à 5 potentiels par seconde) pendant plusieurs minutes pour brusquement émettre une “bouffée de potentiels d’action à haute fréquence”... |
Alors que des études in vitro proposaient que l'activité phasique du neurone à vasopressine était due à une propriété intrinsèque du neurone VP on n’avait aucune idée de l’origine et des mécanismes aboutissant à la genèse de la bouffée du neurone à ocytocine. INB Pourquoi y avait-il ce décalage de connaissance entre les deux types de neurones ? Jean Marc Israël L’étude des neurones vasopressinergiques a progressé rapidement car on a pu l’aborder in vitro dès les années 80 sur des tranches aiguës d’hypothalamus de rat. La chance a fait que dans ce modèle, les neurones à vasopressine conservent la possibilité d’avoir une activité phasique. Mais rien de tel pour le neurone à ocytocine. A priori, on ne pouvait espérer enregistrer d'activité en bouffées sur une tranche d'hypothalamus car l'élément déclencheur, la tétée, est absent ! Il fallait donc rester sur le modèle in vivo, où l'enregistrement intracellulaire est excessivement difficile surtout chez une rate qu’une por-tée est en train de téter. INB Mais ne pouvant pas envisager cette étude in vivo par les difficultés que vous décrivez, il a fallu néanmoins exploiter un modèle in vitro ? JMI : Avec Dominique, nous avons décidé d’implanter au laboratoire deux techniques in vitro connues : la tranche aiguë d’hypothalamus de la rate allaitante et la culture organotypique de tranches d’hypothalamus de rat nouveau né. Pour cela, nous avons été amplement aidés par un ingénieur de l’INSERM, Bernard Dupouy, maintenant retraité et remplacé par Nathalie Dupuy, et Pascal Jourdain qui a effectué son DEA puis sa thèse avec moi. J’ai pris en charge la tranche aiguë ; Bernard et Pascal ont développé la culture organotypique INB Donc, vous avez travaillé simultanément sur les deux modèles, avec les mêmes ré-sultats ? Jean Marc Israël Après étude de près de 500 neurones à ocytocine identifiés sur des tranches aiguës, je n’ai jamais pu enregistrer une seule bouffée de potentiels d’action à haute fréquence ! En revanche, après un an de mise au point, Pascal Jourdain a enregistré dans des cultu-res organotypiques les premiers neurones identifiés à ocytocine et montré qu'ils avaient des bouffées identiques à celles enregistrées in vivo. Ce fut alors une très bonne surprise ! Car dès lors que nous avions une préparation dans laquelle les neurones à ocytocine émettaient des bouffées, nous pouvions répondre à la question essentielle que nous nous posions : la bouffée du neurone à ocytocine est elle due à une propriété intrinsèque ou pilotée par d'autres neurones ? INB Vous aviez une petite idée ? Jean Marc Israël Oui, mais pas la bonne ! Après avoir vu des enregistrements électrophysiologiques in vivo, j’étais assez convaincu, de par son décours temporel, que la bouffée était soutenue par une sorte de potentiel en plateau ; ainsi, je favorisais plutôt l’existence d’une propriété intrinsèque… C’était un domaine que je connaissais bien puisque... |
je venais de montrer que les cellules lactotropes de l’antéhypophyse exprimaient de telles propriétés… INB Et alors, propriétés intrinsèques ou origine extrinsèque ou les deux peut-être ? Jean Marc Israël Les travaux résumés dans la thèse de Pascal Jourdain s’achevaient sur une conclusion sans équivoque la bouffée est entièrement pilotée par les afférences de neurones à glutamate ! Le neurone à ocytocine est un neurone tout compte fait assez banal, ce que nous appelons un neurone “suiveur” ! Ce qui était original, par contre, c’est que les travaux que nous avons publiés recentraient le problème : l’hypothalamus est le siège d’un réseau autonome rythmique pilotant et synchronisant l’activité des neurones à ocytocine ; les afférences stimulées par la tétée, mettent le réseau en route, modulent son activité, de la même manière qu’il existe des centres respiratoires autonomes que viennent contrôler de multiples systèmes. INB En quoi les derniers résultats que vous venez de publier sont-ils novateurs ? Jean Marc Israël Ils sont plutôt paradoxaux, mais ils permettent de mieux comprendre la complexité des étapes du réflexe et la façon dont il est finement régulé. J'ai déjà mentionné que les bouffées surviennent toutes les 5 à 10 minutes. En regardant de près l'activité des neuro-nes entre deux bouffées, on note chez certains d'entre eux que la fréquence des poten-tiels d’action augmente faiblement mais très progressivement, de 1 à 3 Hz selon les cellu-les, juste avant la bouffée. Ce phénomène avait été décrit in vivo tout d'abord par Wakerley et Lincoln dans les années 75 puis plus récemment par Françoise Moos et son groupe. Sans pouvoir en décrypter les mécanismes, les uns et les autres semblaient d'accord pour penser que cette légère accélération « préparait » en quelque sorte la bouffée. Quand j’ai abordé cette question, il s’agissait surtout de « peaufiner » nos connaissances sur le neurone. J’avais en tête une notion récente, à savoir que l'activité du neurone à ocytocine est pilotée par les afférences glutamatergiques. Il me paraissait évident que cette augmentation de fréquence était aussi liée à l'activité glutamatergique ! Avec Pascal Jourdain, nous avions montré que l’ocytocine accélérait la survenue des bouffées, exactement comme l'avaient montré in vivo Philippe Richard et son groupe. En reprenant ces protocoles, j'ai constaté que l’ocytocine, en plus d'accélérer les bouffées, augmentait la fréquence des potentiels d’action entre les bouffées. Et c'était le contraire avec l'antagoniste. Il existait donc un lien étroit entre augmentation de fréquence et ocytocine. Plusieurs scénarios étaient envisageables : l'ocytocine favorisait la stimulation glutamatergique, ou bien l’excitabilité du neurone, ou bien diminuait les influences inhibitrices très abondantes sur ces neurones; n'oublions pas que Dionysia Theodosis et son groupe au laboratoire avaient montré que presque la moitié des afférences des neurones à ocytocine est GABAergique ! |
INB Et alors, quelle est la bonne hypothèse ? À moins qu'il ne s'agisse d'une combinaison de plusieurs mécanismes ? Jean Marc Israël Aucune. Aucune modification de l’activité glutamatergique, aucune variation de potentiel de repos dans la cellule à ocytocine, aucune diminution de l’activité inhibitrice GABAergique. Et c’est là que c’est devenu intéressant ! J'ai constaté, au contraire, que la fréquence et l'amplitude des Potentiels Post Synaptiques Inhibiteurs (PPSI) augmentaient au fur et à mesure que l'on se rapprochait de la bouffée suivante. En bloquant les afférences glutamatergiques, j’ai pu mieux étudier les PPSI épars et peu amples ! Ce qui est surprenant compte tenu de l'abondance synaptique GABAergique sur ces neurones. Et c'est là que l'ocytocine intervient : à faible concentration (50 mM), elle déclenche la genèse massive de PPSI et dans 30 % environ des cas, ces PPSI sont suivis par des potentiels d’actions ! INB Et comment un PPSI peut-il déclencher un potentiel d’action ? JMI : Nous montrons que certains neurones à ocytocine possèdent des courants calciques de type transitoire (IT) dits à bas seuil car ils peuvent s'activer dès -60 mV avec un maxi-mum à -50 mV ce qui correspond exactement à la fourchette de potentiel de repos des neurones à ocytocine. En hyperpolarisant le neurone, le PPSI va dé-inactiver IT , puis permettre l'activation de celui-ci pendant la phase de repolarisation de l'IPSP et produire une sorte de rebond, le low threshold spike qui, s'il est d'amplitude suffisante, va permettre à la cellule d'atteindre le seuil d'excitabilité. INB Ainsi, il n'y a pas que les Potentiels Post-Synaptiques Excitateurs qui peuvent dé-clencher des potentiels d’action car vous montrez que le GABA peut-être excitateur indi-rectement ? Jean Marc Israël Le groupe de Ben Ari a montré que le GABA est dépolarisant sur des cellules immatures, par le jeu de pompes ioniques membranaires pour les ions chlorures et d'inversion de gradient. Dans notre cas, le GABA est bel et bien inhibiteur et c'est cela qui est nou-veau. En fait, tout ce travail se résume en quelques mots : l'ocytocine augmente l'activité électrique de son propre neurone par accroissement de l'activité synaptique GABAergique inhibitrice. INB Mais vous avez dit précédemment qu'in vivo, la présence des ratons était nécessaire pour déclencher le réflexe. Vos résultats in vitro ne seraient-ils pas artefactuels ? Jean Marc Israël Artefactuels, je ne le pense pas. Nous retrouvons sur notre modèle toutes les carac-téristiques des bouffées décrites in vivo que ce soit leur durée, leur fréquence, leur sensibilité à l’ocytocine, etc., Si vous regardez un enregistrement in vitro, vous jureriez qu’il s’agit d’un enregistrement in vivo ! Un des apports de tout ce travail est qu’il existe un réseau hypothalamique autonome, qui comprend des neurones à ocytocine, des neurones glutamatergiques et GABAergiques. |
Le système est autonome et prêt à fonctionner à condition de le mettre en route. Et c’est là qu’interviennent les mécanismes mis en jeu par l’accouchement ou la tétée. En dehors de ces situations, le réseau est sous inhibition tonique que viendra lever un signal déclenché par la succion des mamelons par les petits, par exemple. INB Pensez-vous que les PPSI « excitateurs », si je puis dire, soient une particularité exclusive de l'hypothalamus ? Jean Marc Israël Il s'agit là d'un mécanisme qui existe vraisemblablement dans d'autres structures cérébrales. Je songe notamment au travail de Zaninetti et Raggenbass en 2000 montrant, sur des cellules pyramidales de l'hippocampe, que l'ocytocine est capable de déclencher des PPSI GABAergiques. Le contrôle GABAergique n’est pas simple. Pendant longtemps on a cru qu’il était toujours et partout inhibiteur, ce qui reste largement vrai. Mais de plus en plus de travaux montrent que cela dépend des structures cérébrales et des situations dévelopementales ou physiologiques. INB Pour conclure, ces résultats ont-ils un intérêt exclusif pour la physiologie du système hypothalamo neurohypophysaire ? Dominique Poulain Oh non ! ce système a été et demeure toujours un modèle remarquable pour l’étude de mécanismes fondamentaux du système nerveux central. Les premiers neuropeptides à avoir été caractérisés et synthétisés sont justement la vasopressine et l’ocytocine. C’est là qu’a été démontrée l’existence de neurones neurosécrétoires, c’est à dire de cellules ayant toutes les propriétés de neurones et toutes les propriétés de cellules sécrétrices. Ce fut le modèle par excellence avec lequel a commencé la démonstration immunocytochimique que les cellules du cerveau, un peu partout, sécrètent des neuropeptides. C’est aussi, comme on l’a montré au laboratoire, avec Dionysia Theodosis et ses collaborateurs, un modèle superbe pour la plasticité cérébrale adulte, les relations neurones glie, et, avec Stéphane Oliet et ses collaborateurs, le concept de synapse tripartite ayant réellement un sens physiologique. Le gros, très gros avantage, est qu’on dispose maintenant d’un ensemble cohérent d’informations anatomiques, cytologiques, biochimiques et électrophysiologiques que l’on peut toujours remettre en perspective avec les techniques les plus diverses dans des contextes physiologiques très connus et manipulables. Jean Marc Israël et Dominique Poulain sont rattachés à l'équipe de Stéphane Oliet "Physiologie intégrée des systèmes neuroendocrines" dans l'unité "Physiopathologie de la plasticité neuronale" de Pier Vincenzo Piazza, Inserm U 862. Israel JM, Poulain DA., Oliet SH Oxytocin-Induced Postinhibitory Rebound Firing Facilitates Bursting Activity in Oxytocin Neurons J. Neurosci. 2008;28 385-394 Propos recueillis par yves deris le 1 02 2008 |
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