Chez les jeunes adultes et les animaux en bonne santé, la jonction neuromusculaire (JNM) est une connexion très stable entre la présynapse, la terminaison nerveuse d’un axone α-moteur, et la postsynapse, la région spécialisée d’une fibre musculaire extrafusale où les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (AChR) s’agrègent sélectivement1. L’apposition presque parfaite des appareils pré et post-synaptiques est nécessaire à la bonne neurotransmission, à la survie des neurones α-moteurs et des fibres musculaires et à la fonction motrice. Malheureusement, la fonction de la NMJ est affectée négativement par le vieillissement, des maladies telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA), les maladies auto-immunes et les lésions musculaires et nerveusespériphériques 2-5. Ces insultes entraînent souvent une dégénérescence des terminaisons nerveuses présynaptiques, laissant les muscles dénervés et altérant considérablement les capacités motrices. Pour cette raison, l’identification des molécules qui ont pour fonction de maintenir et de réparer la JNM est devenue une priorité. Parce que les nerfs périphériques régénèrent et réinnervent les cibles, des modèles de lésions nerveuses périphériques ont été utilisés pour identifier les changements moléculaires associés à la régénération des JNM.
Les modèles de lésions nerveuses périphériques impliquent souvent soit la coupe complète, soit l’écrasement de branches nerveuses spécifiques6. À la suite d’une incision, le tube endoneurial doit être reformé, ce qui retarde la régénération axonale et la réinnervation des cellules et des tissus cibles. La gravité de ce type de blessure fait également que les axones s’éloignent de leur trajectoire d’origine, ce qui les empêche d’atteindre leurs cibles initiales. Cela contraste avec les nerfs blessés par écrasement où l’endoneurium reste contigu, offrant une voie pour une repousse efficace et appropriée des axones en régénération. Il permet également aux axones de trouver et de réinnerver leurs partenaires de fibres musculaires d’origine. Quel que soit le modèle de blessure, un certain nombre de changements cellulaires et moléculaires doivent se produire pour que les axones se régénèrent et réinnervent les cibles. Après une blessure, le segment nerveux proximal de la cible est décomposé et éliminé via un processus appelé dégénérescence wallérienne7. Ce processus implique la reprogrammation et la dédifférenciation des cellules de Schwann en cellules non myélinisantes qui sécrètent des facteurs de régénération, éliminent la myéline et recrutent des macrophages sur le site de la lésion8. Les macrophages à leur tour achèvent l’élimination de la myéline et des débris axonaux, qui autrement entraveraient la croissance de l’axone9 en régénération. En parallèle, les neurones moteurs et sensoriels activent les mécanismes nécessaires pour favoriser la régénération de leurs axones sectionnés. Une fois que l’axone en régénération atteint la cible, il doit se transformer d’un cône de croissance en une terminaison nerveuse capable de transmettre correctement (pour les axones moteurs) ou de recevoir (pour les axones sensoriels) des informations10. À cet égard, les axones alpha-moteurs subissent une série de changements bien orchestrés qui culminent dans la différenciation de leur cône de croissance en une terminaison nerveuse présynaptique entièrement fonctionnelle qui s’oppose presque parfaitement au site post-synaptique sur la fibre musculaire cible11.
Les nerfs sciatique, tibial et accessoire ont été les principaux choix pour étudier la régénération axonale et NMJ12-14. Cependant, l’utilisation de ces modèles pour examiner les changements cellulaires et moléculaires associés à la régénération des JNM entre animaux et dans différentes conditions présente un certain nombre d’inconvénients. Tout d’abord, le nerf sciatique alimente la majorité des muscles du membre postérieur, les blessures limitant considérablement les mouvements et les sensations. Il n’est donc pas possible d’utiliser cette méthode pour étudier l’impact de l’exercice seul ou en combinaison avec d’autres facteurs. De plus, le nerf sciatique est une structure assez épaisse et nécessite donc une grande quantité de force de compression pour blesser complètement tous les axones. Cela peut à son tour entraîner une section complète des axones les plus superficiels tout en laissant intact le tube endoneurial des axones plus profonds, introduisant une variabilité significative dans le taux et la fidélité de la régénération entre ces axones. La section complète de ce nerf est encore moins souhaitable étant donné que de nombreux axones ne parviendront pas à se reconnecter avec les mêmes fibres musculaires. Pour compliquer les choses, le nerf sciatique possède une variabilité anatomique intrinsèque, à la fois dans le nombre et le site d’origine de ses branches nerveuses terminales. Il est donc très difficile de lésionner le même site. Bien que le nerf tibial soit plus petit et plus propice aux blessures par écrasement, il n’y a pas non plus de point de repère facilement disponible pour servir de site de lésion pour cette branche nerveuse.
La branche nerveuse accessoire (partie du nerf crânien XI) qui alimente le muscle sterno-cléido-mastoïdien a également été utilisée pour étudier la régénération des JNM15. Ce nerf est particulièrement attrayant car les NMJ dans le muscle sterno-cléido-mastoïdien peuvent être plus facilement imagés chez les animaux vivants que les NMJ dans d’autres muscles. Mais comme pour les nerfs sciatique et tibial, il n’y a pas de point de repère spécifique qui peut être utilisé pour blesser ce nerf au même endroit, le limitant comme modèle pour comparer la régénération des JNM entre des animaux individuels d’une cohorte expérimentale. Un site de lésion incohérent introduit une variabilité dans les taux de réinnervation de la JNM. En raison de ces lacunes, la procédure présentée ici utilise la lésion d’une branche nerveuse périphérique différente pour examiner les JNM en régénération.
Le nerf fibulaire commun, également appelé nerf péronier commun, contient de nombreuses caractéristiques qui en font un nerf fiable pour examiner la régénération des JNM entre animaux et à travers différents traitements. Le nerf fibulaire commun a un parcours anatomique prévisible lorsqu’il passe sur le tendon de la tête latérale du muscle gastrocnémien du genou, l’intersection servant de point de repère stable pour les lésions. On accède au nerf par une petite incision peu invasive à proximité des muscles d’intérêt, mais séparée anatomiquement de ceux-ci. Les résultats présentés ici démontrent que les axones moteurs en régénération commencent à reformer les NMJ dans le muscle long extenseur des doigts (EDL) 8 jours après l’écrasement du nerf fibulaire chez des souris femelles jeunes adultes âgées de 70 jours. Il est important de noter que le modèle et le taux de réinnervation sont cohérents chez les animaux du même âge et du même sexe et fournissent donc un modèle de blessure fiable qui accélérera considérablement notre compréhension des changements cellulaires et moléculaires nécessaires au maintien et à la réparation des JNM.