Difference between revisions of "Dynamique physiologique dans les maladies démyélinisantes : démêler les relations complexes grâce à la modélisation informatique"

==== Modèles simples et analyse dynamique non linéaire ====

Compte tenu de la dissociation temporelle entre la manifestation des symptômes et les taux de démyélinisation et de remyélinisation, des processus homéostatiques se produisent sans aucun doute au sein des axones, qui incluent la redistribution des canaux ioniques dans les plaques démyélinisées..<ref>Rasminsky M. Hyperexcitability of pathologically myelinated axons and positive symptoms in multiple sclerosis. Adv. Neurol. 1981;31:289–297.[PubMed] [Google Scholar]</ref><ref>Ulrich J., Groebke-Lorenz W. The optic nerve in multiple sclerosis: A morphological study with retrospective clinicopathological correlation. Neuro-Ophthalmology. 1983;3:149–159. doi: 10.3109/01658108309009732.[CrossRef] [Google Scholar]</ref>Mais étant donné la diversité des canaux ioniques exprimés par différents axones et la connaissance inégale de la façon dont les niveaux d'expression changent, la construction de modèles détaillés pour étudier ces processus homéostatiques est problématique. Surtout dans ces conditions, des modèles hautement simplifiés peuvent aider à identifier les principes fondamentaux, comme en témoigne l'utilisation conjointe des modèles HH et Morris-Lecar modifiés [57,58]. Les résultats de ces études ont suggéré une explication simple de l'ampleur des symptômes rencontrés lors de la démyélinisation en révélant que le rapport entre la conductance de Na+ et celle de K+ de fuite, g(Na)/g(L), agissait comme un interrupteur à quatre voies contrôlant les schémas d'excitabilité qui inclus l'échec de la propagation AP, la propagation AP normale, l'AD et le pic spontané.

D'autres études avec ce modèle ont suggéré le potentiel de compétition ou de coopération entre différentes régions du même neurone.<ref name=":11" /> La coopérativité entre les sites distants de pointes ectopiques permet à la MA d'être initiée et maintenue à différents endroits au sein d'un même axone, fournissant ainsi une explication convaincante des discontinuités temporelles et spatiales de la douleur et d'autres symptômes présentés par les patients atteints de SEP. Remarquablement, dans une étude récente sur les axones démyélinisés dans un modèle de souris cuprizone, des preuves expérimentales ont été observées pour une redistribution des canaux ioniques à partir du nœud de Ranvier, une excitabilité ectopique améliorée ainsi que des AP propagés de manière antidromique à partir de la plaque démyélinisée, ainsi qu'un décalage compensatoire. dans l'excitabilité des membranes proximales au soma.<ref>Hamada M.S., Kole M.H. Myelin loss and axonal ion channel adaptations associated with gray matter neuronal hyperexcitability. J. Neurosci. 2015;35:7272–7786. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]</ref>Toutes ces observations concordent ou sont cohérentes avec les prédictions du modèle informatique de Coggan et ses collègues et impliquent le succès de l'approche informatique pour guider les études en laboratoire.

De plus, ces modèles simplifiés ont permis l'application d'outils mathématiques pour examiner les mécanismes non linéaires par lesquels la DA est initiée et terminée..<ref name=":9" /><ref name=":10" /><ref name=":11" /> L'analyse de la bifurcation a révélé la bistabilité sous-jacente de l'excitabilité des axones dans des conditions pathologiques, ainsi que les facteurs contrôlant la transition d'un état d'attracteur à un autre. La MA, par exemple, nécessite un courant entrant lent qui permet deux états d'attracteur stables, l'un correspondant à la quiescence et l'autre à des pointes répétitives (un cycle limite). La fin de la MA a été expliquée par la destruction de l'attracteur associé aux pics répétitifs. Cela s'est produit lorsque la rétroaction négative ultra-lente sous la forme d'une accumulation intracellulaire de Na + a provoqué la destruction de l'état de l'attracteur à cycle limite [58]. D'autres études utilisant l'analyse de bifurcation suggèrent que les changements de concentration d'ions peuvent introduire une dynamique lente qui peut être importante pour comprendre les résultats pathologiques [94, 109].<ref name=":19" /><ref>Yu N., Morris C.E., Joós B., Longtin A. Spontaneous excitation patterns computed for axons with injury-like impairments of sodium channels and Na/K pumps. PLoS Comput. Biol. 2012;8:e1002664. doi: 10.1371/journal.pcbi.1002664. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]</ref>