On the development of the parasympathetic, enteric and sacral nervous systems

par Isabel Espinosa Medina

Thèse de doctorat en Biologie du Développement

Sous la direction de Jean-François Brunet.

Soutenue le 03-03-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec Institut de biologie de l'école normale supérieure (laboratoire) .

Le président du jury était Jean Livet.

Le jury était composé de Alan Burns.

Les rapporteurs étaient Chaya Kalcheim, Claire V. H. Baker.

  • Titre traduit

    Sur le développement des systèmes nerveux parasympathique, entérique et sacré


  • Résumé

    Les cellules de la crête neurale migrent extensivement et forment le système nerveux autonome comprenant les ganglions parasympathiques, sympathiques et entériques, qui maintiennent l'homéostasie. Dans cette étude, j'explore les migrations, interactions neuronales et dépendances moléculaires lors de la formation des circuits nerveux autonomes. Je démontre que les précurseurs des ganglions parasympathiques dérivent des précurseurs des cellules de Schwann (SCPs) qui envahissent les nerfs préganglionaires jusqu'à leur destination, proche des organes cibles (Espinosa-Medina et al., 2014). D'autre part, je montre un parallélisme entre le mécanisme de migration des précurseurs parasympathiques et celui d'une population de précurseurs du système nerveux ¿sophagien, qui migrent le long le nerve vague. Enfin, je propose un réexamen du système nerveux sacré, qui régule les fonctions urinaire, digestive et reproductrice et qui est considéré comme parasympathique depuis plus d'un siècle, sans argument moléculaire. Je présente une signature moléculaire pour distinguer les neurones parasympathiques crâniens et les neurones sympathiques thoraco-lombaires et démontre que le système nerveux sacré est en fait sympathique. En conséquence, le système nerveux autonome est composé de trois divisions contrastées par leur origine embryonnaire aussi que leur anatomie adulte: une parasympathique d'origine et de connectivité exclusivement crânienne, une sympathique spinale, allant de l'étage cervical au sacré (Espinosa-Medina et al., 2016) et une division entérique que son origine aussi bien que sa connectivité placent à l'interface des systèmes sympathique et parasympathique.


  • Résumé

    Neural crest cells migrate extensively to form the autonomic nervous system including sympathetic, parasympathetic and enteric ganglia essential for regulating bodily homeostasis. In the present work, I explore the migratory mechanisms and neuronal interactions during autonomic circuit assembly, as well as their molecular dependencies. I show that parasympathetic ganglia derive from Schwann cell precursors (SCPs) and migrate along their preganglionic nerves to locate close to their target tissues (Espinosa-Medina et al., 2014). In line with this work, I show that vagal-associated SCPs give rise to part of the oesophageal nervous system, whereas cervical sympathetic-like crest cells colonize all the gastrointestinal tract, demonstrating a dual origin and different migration mechanisms for enteric neurons. Finally, I revise the identity of the sacral autonomic outflow, whose allocation to the parasympathetic nervous system has been accepted for a century. Sacral autonomic neurons control rectal, bladder, and genital functions and analysis of their cellular phenotype was lacking. Here I present a differential molecular signature for cranial parasympathetic versus thoraco-lumbar sympathetic neurons and show that, in this light, the sacral autonomic outflow is sympathetic. Accordingly, the parasympathetic nervous system receives input from cranial nerves exclusively and the sympathetic nervous system from spinal nerves, thoracic to sacral inclusively (Espinosa-Medina et al., 2016). Interestingly the enteric nervous system, which receives input from both sympathetic and parasympathetic nerves, shares with each system aspects of its ontogeny.

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