Quels facteurs affectent la croissance de l'axone?
La croissance des axones et les facteurs qui l’affectent jouent un rôle important dans la détermination des circuits cérébraux. Les gradients et les concentrations moléculaires, ainsi que les schémas de déclenchement, aident à déterminer la direction de la croissance axonale et l'endroit où cet axone forme ses synapses. Un effort important en cours au sein de la communauté scientifique vise à cataloguer et à créer un aperçu complet de tous les facteurs qui déterminent la croissance des axones. Le processus de croissance des axones et la formation de synapse associée contrôlent les cellules du cerveau qui communiquent directement entre elles et le traitement de l'information.
Les sémaphorines et les plexines sont des classes de molécules exprimées dans le cerveau. Ils peuvent être exprimés sous forme de ligands à la surface de cellules ou de molécules libérées flottant librement, formant des gradients de densité moléculaire dans le cerveau. À certaines concentrations, ils ont la capacité d'attirer les axones de types de cellules particuliers et vers d'autres concentrations, ils ont la capacité d'agir comme répulsifs. Cela leur permet de fonctionner comme guides pendant les phases de croissance des axones, mais d’éviter de tirer simplement tous les axones locaux pour qu’ils se développent vers la cellule en libérant les molécules de guidage moléculaire.
Il existe encore d’autres associations de croissance axonale exprimées dans l’adage: "Les cellules qui tirent ensemble sont connectées ensemble". C'est-à-dire que les cellules de certains types de classe ou les cellules qui traitent une certaine classe d'informations auront une probabilité déterminée de former des synapses avec d'autres cellules dans des motifs de circuits neuronaux. Ce phénomène crée des schémas de circuits répétés dans le cerveau, que les scientifiques peuvent utiliser pour mieux comprendre comment le cerveau traite les informations.
Très tôt dans le développement cellulaire, un neurone comporte de nombreux neurites indifférenciés. Ces processus somatiques cellulaires restent indéterminés jusqu'à ce que certaines circonstances se présentent, telles que le contact avec d'autres cellules proches ou l'exposition à certaines molécules ou facteurs de croissance qui causent la différenciation, lorsqu'un neurite devient un axone et que les neurites restants sur le soma se développent sous forme de dendrites. Lorsque cela se produit, le neurite qui devient l'axone commence à s'allonger et à développer des caractéristiques analogues à celles de l'axone. Ces caractéristiques incluront un manque d'épines dendritiques, une apparence plus fine que les autres neurites et des arborisations terminales communes.
Au cours du développement du cerveau, les axones ont également tendance à se développer dans des directions qui seront ensuite élaguées au fur et à mesure que l'organisme mûrit. Ceci est considéré comme un recul évolutif, car ces entrées ont peut-être déjà été utilisées mais ne le sont plus, de la même manière qu'un fœtus humain développe une queue, mais cette caractéristique disparaît rapidement. Bien qu'il puisse sembler redondant de ne développer la croissance d'axones que pour être systématiquement élagué, il convient de prendre en compte les nombreux facteurs qui ont déterminé la formation des circuits neuronaux. Un peu de redondance apparente dans le développement pourrait avoir des utilisations qui vont au-delà de la compréhension scientifique.