In humans, it is currently believed that peripheral nerves remain intact after central nervous system (CNS) injuries. This should lead us to observe a lack of amyotrophy in the peripheral projection areas of CNS damage. Nevertheless, the appearance of amyotrophy, described as underuse amyotrophy, is common in victims of CNS injury. Its pathophysiology remains poorly understood and is currently being debated. Amyotrophy could result directly from the structural deterioration of a nervous fiber in the muscular area corresponding to the CNS injury caused by neuromuscular junction (NMJ) changes.

The aims of this study were to assess the repercussions of a CNS injury on the NMJ and peripheral nerve complex and to evaluate the involvement of peripheral nerves and NMJs in plasticity.

Peripheral nerve and muscle biopsies were collected from a group of 35 female Wistar rats that had previously undergone a thoracic spinal cord hemisection (15 rats at the T2 level (group 1), 15 rats at the T6 level (group 2), and 5 matched rats used as controls). We studied the localization and expression of the NMJ molecular components in muscle specimens by immunohistochemistry using confocal microscopy. We also searched for signs of nerve and muscle degeneration using light and electron microscopy.

We observed nonpathologic NMJs coexisting with completely denervated and partially reinnervated NMJs. We also found characteristics of embryonic behavior in rat axons secondary to axonal caliber distortions. Some authors associate this decrease in axonal activity with physiological denervation.

This project was designed to improve the understanding of the mechanisms involved in the interactions between the first and second motoneurons after different types of CNS injuries, with variable functional repercussions. Our results strongly suggest that CNS injuries lead to both morphological and functional repercussions at the NMJ and the peripheral nerve.

On suppose chez l’Homme, que lors de lésions du système nerveux central (SNC), le nerf périphérique semble rester intact, cela expliquant théoriquement l’absence d’amyotrophie dans les territoires sous-jacents à la zone centrale lésée. Pourtant, à terme, chez les patients ayant des séquelles paralytiques de ces lésions centrales, une amyotrophie apparaît au fil des mois, qualifiée d’« amyotrophie de sous-utilisation ». La physiopathologie de cette amyotrophie est aujourd’hui débattue mais elle pourrait résulter directement d’une altération structurale de la fibre nerveuse dans le territoire correspondant et donc de la jonction neuromusculaire. À notre connaissance, aucun travail scientifique n’a jamais permis d’affirmer que lors de l’évolution de lésions définitives du SNC, la jonction neuromusculaire restait intacte à long terme.

L’objectif premier de cette étude a été de déterminer si, lors de telles lésions du SNC chez le rat, il existe un retentissement morphologique sur la jonction neuromusculaire et donc sur le nerf périphérique. Nous présentons tout d’abord un modèle de lésion du SNC chez le rat ainsi qu’une étude morphologique des nerfs périphériques et des jonctions neuromusculaires sous-jacentes. Par ailleurs, on pourrait supposer que les mécanismes adaptatifs potentiels de l’appareil neuromusculaire sous-jacent à ces lésions centrales incluent l’existence de circuits intraspinaux. Pourtant, le concept de centre locomoteur autonome médullaire, aujourd’hui admis par bon nombre de scientifiques, voit sa définition même, sa localisation et son rôle fonctionnel encore largement débattus. La seconde ambition de ce projet a donc été de confronter l’existence et le rôle fonctionnel de ce centre locomoteur autonome à notre modèle animal, en proposant une double localisation lésionnelle initiale, ainsi qu’à une revue des données récentes de la littérature. Cette notion paraît fondamentale pour la compréhension des mécanismes mis en jeu dans la régénération médullaire post-traumatique chez l’animal comme chez l’Homme.

Trente-cinq rats Wistar ont été inclus dans l’étude (2 groupes de 15 rats subissant une hémisection médullaire, soit en T2 [groupe 1], soit en T6 [groupe 2] et 5 rats témoins). Leurs nerfs et muscles sous-jacents à la lésion ont fait l’objet d’une étude morphologique. La localisation et l’expression des principales molécules de la jonction neuromusculaire ont été analysées par immunocytochimie au microscope confocal tandis que des signes de dénervation ont étés recherchés sur les échantillons nerveux par une étude ultrastructurale.

Nous avons observé la coexistence de jonctions neuromusculaires normales et pathologiques, dénervées ou en voie de réinnervation. Nous avons également mis en évidence des caractéristiques embryonnaires au niveau de l’architecture axonale des nerfs, s’apparentant à un processus que certains auteurs appellent « la dénervation physiologique ».

Ce travail a permis d’incriminer des dysfonctionnements morphologiques survenant dans les nerfs périphériques et muscles sous-jacents à une lésion du SNC. Ces dysfonctionnements pourraient en partie s’expliquer par la mise en jeu de certains mécanismes d’adaptation de l’organisme en réponse à la dénervation transsynaptique, sous-tendue par l’existence de circuits intraspinaux.