Hirudo medicinalis

Sangsue médicinale (photo Laboratoire de Neuroimmunologie des Annélides)

De très nombreuses études ont été menées au niveau du système nerveux de la sangsue médicinale portant sur le comportement, les connexions synaptiques et les fonctions des canaux ioniques.

Ces études ont abouti à une connaissance très précise de la structure du système nerveux schématisée sur la figure ci-après. Ce dernier est composé d’une chaîne de ganglions reliés entre eux par deux connectifs inter-ganglionnaires formés de fibres nerveuses. Chaque métamère est ainsi innervé par un ganglion.

La chaîne nerveuse est ventrale et enfermée dans un sinus sanguin. Tout d’abord, quatre ganglions innervent la partie antérieure de l’animal. Ces ganglions sont fusionnés en deux masses. Les ganglions supra-oesophagiens ont un rôle limité excepté dans la neurosécrétion tandis que les ganglions sous-oesophagiens jouent un rôle sensoriel important par l’innervation de la ventouse antérieure et des trois mâchoires. Ces deux masses sont reliées entre elles et forment un collier nerveux péri-oesophagien. Ensuite, un ganglion segmentaire innerve chaque métamère du corps de l’animal. Enfin, sept ganglions fusionnés forment un ganglion caudal volumineux innervant principalement la ventouse postérieure de la sangsue. L’ensemble de la chaîne nerveuse est couvert par une capsule fibreuse contenant, au niveau des connectifs, des fibres musculaires contractiles.

Anatomie de la chaîne nerveuse de la sangsue médicinale (en orange). (d’après Kuffler, S. W. and Nicholls, J. G. (1976) From Neuron to brain. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Massachusetts).

L’architecture neuronale des ganglions segmentaires est très bien caractérisée et extrêmement conservée d’un ganglion à l’autre. Les ganglions contiennent environ 400 corps cellulaires, exceptés les ganglions 5 et 6 associés aux systèmes reproducteurs qui en contiennent environ 700. Au sein des ganglions, les corps cellulaires sont séparés en 6 follicules enveloppés par une cellule gliale et de nombreuses cellules microgliales. Enfin, la chaîne nerveuse, par sa simplicité structurale, représente un tissu très accessible et par conséquent très expérimentable in vivo et in vitro.

Ganglions d’ Hirudo medicinalis (photo Laboratoire de Neuroimmunologie des Annélides)

Le système nerveux de la sangsue a, pour caractéristique intéressante, la faculté de régénérer à la suite d’une lésion ou blessure.

Lors de la section d’un connectif, les mouvements de natation de l’animal sont perturbés. Après quatre semaines, la nage de l’animal redevient normale, prouvant que la régénération n’est pas uniquement structurale mais également fonctionnelle (1). De nombreuses expériences réalisées in vivo et in vitro ont démontré qu’à l’inverse des neurones mammaliens, les neurones de sangsue possèdent la faculté, suite à une lésion, de régénérer des synapses et surtout de restaurer leurs fonctions (2). Des données récentes montrent que les cellules de la microglie ainsi que les composants de la matrice extracellulaire comme la laminine, joueraient un rôle important dans la croissance axonale et la formation des synapses lors de cette régénération. Les lésions du système nerveux provoqueraient également une augmentation de monoxyde d’azote (NO) et une accumulation de cellules microgliales phagocytaires sur le site de lésion (3, 4). Ces expériences suggèrent que la production de NO pourrait servir de signal pour freiner la migration des cellules microgliales qui s’accumulent alors au niveau de la blessure. En fait, l’augmentation de NO serait liée à une activation, suite à la lésion, d’une NO synthase présente dans le système nerveux (5, 6). Ces différentes observations témoignent du rôle important des cellules gliales de sangsue à la fois dans la défense et la réparation du système nerveux.

Au sein de l’unité de Neuroimmunologie des Annelides, la thématique consacrée à la sangsue repose sur quatre grands axes de recherche qui sont déclinés chronologiquement pour l’étude de la réponse à une lésion expérimentale du système nerveux central :

1. Alerte, protection et signalisation.
   Les facteurs impliqués dans le transport rétrograde de l’information.
   La réponse immunitaire innée liée à la lésion.
   Les molécules de signalisation initiant une réponse adaptée.
2. Réparation de la chaîne nerveuse.
   Les facteurs neurotrophiques chez la sangsue, leurs récepteurs et partenaires.
   Inhibiteurs de l’apoptose axonale.
3. Régénération de la chaîne nerveuse.
   Les molécules de croissance et de guidage axonal.
4. Implication biomédicale possible dans des cas de lésions pathologiques ou accidentelles du système nerveux.
   Etude de l’effet des molécules de sangsue, par des tests in vitro et in vivo menés sur des modèles Invertébrés et Vertébrés supérieurs.

Références :

1. . Muller, K. J. and Nicholls, J. G. (1981) Regeneration and Plasticity. In Neurobiology of the leech (Laboratory, C. S. H., ed.), pp. 197-226
2. . von Bernhardi, R. and Muller, K. J. (1995) Repair of the central nervous system : lessons from lesions in leeches. J Neurobiol 27, 353-366
3. . Chen, A., Kumar, S. M., Sahley, C. L. and Muller, K. J. (2000) Nitric oxide influences injury-induced microglial migration and accumulation in the leech CNS. J Neurosci 20, 1036-1043
4. . Kumar, S. M., Porterfield, D. M., Muller, K. J., Smith, P. J. and Sahley, C. L. (2001) Nerve injury induces a rapid efflux of nitric oxide (NO) detected with a novel NO microsensor. J Neurosci 21, 215-220
5. . Salzet, M., Salzet-Raveillon, B., Cocquerelle, C., Verger-Bocquet, M., Pryor, S. C., Rialas, C. M., Laurent, V. and Stefano, G. B. (1997) Leech immunocytes contain proopiomelanocortin : nitric oxide mediates hemolymph proopiomelanocortin processing. J Immunol 159, 5400-5411
6. . Matias, I., Bisogno, T., Melck, D., Vandenbulcke, F., Verger-Bocquet, M., De Petrocellis, L., Sergheraert, C., Breton, C., Di Marzo, V. and Salzet, M. (2001) Evidence for an endocannabinoid system in the central nervous system of the leech Hirudo medicinalis. Brain Res Mol Brain Res 87, 145-159