1

Rôle du liquide céphalo-rachidien dans le transport de la

mélatonine pinéalienne vers ses cibles centrales

Benoît Malpaux

UMR Physiologie de la Reproduction et des Comportements

INRA-CNRS-U. Tours-Haras Nationaux

Centre INRA de Tours

37380 Nouzilly

Profil de Sécrétion de

mélatonine

09.0001.0017.0009.00

0

200

400

600 Jours longs

09.0001.0017.0009.00

Jours courts

HEURE

Mélatonine (pg/ml)

2

PHOTOPERIODE

MELATONINE

REPRODUCTIVE ACTIVITY

Printemps/été Automne/hiver

0 240 24

!!!!!!!!!Rythme Saisonnier de Reproduction

MT

CM

P

ChO

MT

3èV

Cervelet

Cortex

Tronc Cérébral

VL

Vue parasagittale d’un encéphale ovin

avant arrière

HPM

Des cibles de la mélatonine proches des ventricules

1 mm

MT

APO

ChO

3èV

CM

HypophyseEM

HPM

! régions cibles de la MLT proche des ventricules ! l’HPM (hypothalamus pré-mamillaire)

! HPM : contacts très étroits avec le 3èmeV

Malpaux et al, Endocrinology, 139, 1508,1998

! mais également d’autres régions, comme les NSC, l’hippocampe, …

3èV

Fx Fx

HPM

3

Sagittal section of the sheep brain

Heart

Route between melatonin source and target ?

PMH

P

IIIV

P

PMH

En faveur de la voie sanguine…

P

Effet de laphotopériodesur repro

+ Mélatonine(intraveineuse)

Effets surrepro

4

! Concentrations 5 à 10 foisplus élevées dans jugulaire quedans carotide

Melatonin (pg/ml)

Jugular

Carotid

Time of Day

1086422422200

100

200

P

PMH

En faveur de la voie sanguine…

PEffet de laphotopériodesur repro

+ Mélatonine(intraveineuse)

Effets surrepro

...MAIS...

HPM

P

IIIV

?

Autre voie possible: LCR?

5

3V

P

PMH

?

vfx

PT

PMH

125I-melatonin hypothalamic bindingsites

PT pars tuberalis

V Third ventricule

fx fornix

Autre voie: LCR?

0

500

1000

1500

2000

2500

CSF / Plasma

0

50

100

150

200

250

Time of day

Plasma

14.30 16.30 20.30 22.30 00.30 2.30 4.30 6.30 8.30 10.30 12.3018.30

Melatonin

(pg/ml)

Skinner & Malpaux, Endocrinology, 1999

6

Origine de ces concentrations

élevées?

MELATONINE

I - Concentration à partir du sang

Pompe

LCS

Sangartériel

0

1000

2000

3000

Carotide

LCS

Melato

nin

(pg/

ml)

1914942318

Heure

300

200

100

0

7

II - Transport retrograde vers plexus choroïde

Mélatonine(pg/ml)500

0

4000

3000

2000

1000

0

22

23

24

1 2 3 4 5 6 7 8

Heure

VLateral

3eV

‘D’après Skinner & Malpaux, 1999, Endocrinology

AvantArrière

GalenVein

P

ChoroidPlexus

V.Lat

3eV

TMI

III- Libération directe dans le 3ème ventricle ?

PinealRecess

?

FrontBack

Lat V

3eV

ChoroidPlexus

ITM

P

Galenvein

8

P: Pineal gland

Th: Thalamus

Lat V: Lateral

Ventricle

PR: Pineal

Recess

III V: Third

Ventricle

Ventriculographie latérale

Lat Lat VV

III VIII V

ThTh

PPPR

Mélatonine dans recessus pinéalien et base du IIIV.

Caudal Rostral

P: Pineal

gland

Th:

Thalamus

Lat V:

Lateral

Ventricle

PR: Pineal

Recess

III V: Third

Ventricle

Lat VLat V

III VIII V

ThTh

PPPR

3V

PR

PR collection

Mel

atonin

(pg/m

l)

0

100

200

300

400

500

600

700

0

Temps (heure)

2 4 6 8

Melato

nin

(pg/m

l)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

# M3

OFF

9

P: Pineal

gland

Th:

Thalamus

Lat V:

Lateral

Ventricle

PR: Pineal

Recess

III V: Third

Ventricle

Lat VLat V

III VIII V

ThTh

PPPR

Mel

atonin

(pg/m

l)

0

100

200

300

400

500

600

700

0Temps (heure)

2 4 6 8

3V

PR

Melato

nin

(pg/m

l)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

# M3PR collection

OFF ON

Tricoire, Locatelli, Chemineau, Malpaux, Endocrinology, 2002

Obturation complète

III V

Th

P Lat V

Sham ou obturation échouée

Lat V

III V

Th

PRadio

opaque

fluid in

the Pineal

Recess

Complete

obliteration of

the Pineal

Recess

10

3 V

VL

P

RP

Chirurgiesham

Obturationéchouée

3 V

VL

P

RP

Obturationcomplète

***

8000

6000

4000

2000

0Mél

aton

ine

(pg/

ml)

Obturation chirurgicale du recessus pinéalien etmélatonine dans le LCR

MP

ScEM ScEM

Tricoire, Malpaux, Moller, J. Comp. Neurol., 2002

11

Régionalisation fonctionnelle des pinéalocytes

LCR(volume " 300 !l)

Sangveineux (volume> 3 l)

?GlandePinéale

Variations de concentrationsplasmatiques de mélatonine

(Zarazaga et al., 1998).

Mel

aton

in (

pg/

ml)

Heure

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0

300

600

900

1200

1500

1800

P

P

… reliées à la taille de laglande pinéale

(Coon et al., 1999).

Mélatonine du LCR ?

12

b9

0

40

80

120

160

b5LCR

(pg/ml)Carotide (pg/ml)

b4

1000

3000

5000

7000

0

2000

4000

6000

8000

16h 20h 0h

4h

8hHeure

16h

20h

0h 4h 8h

b7

0

40

80

120

160

Heure

b9b7

b4b5

b6

b1b2b12

b3

b8

b11

Log carotide

Log LCR

r2 = 0,11

100 4005020

1000

10000

800

5000

2000

HEP

Sangcarotidien

LCR

Sérum#

épariné

La mélatonine du sang n"est PAS un index de mélatonine du LCR

Passage dans le tissu

cérébral?

13

MT

1 2 3 4

ChO

VL

VL

3èmeVVL

CMAqS

Dosage des concentrations tissulaires de mélatonine …

8:3017:30

[MLT]

9L : 15D

LCSSang

Conditions physiologiques :

Abattage : MLT élevée / MLT basse

en pg/mgtissu ! en pg/ml

/ Low MLT High MLT

8:3017:30

[MLT]

9L : 15D

CSFBlood

MT

1 2 3 4

Tissue content of MLT …

< 233 142 $ < 142 97 $ < 97 74 $ < 74

< 2960 < 1506 < 779 < 415

2960 $1506 $ 779 $ 415 $ 233 $

[MLT] en pg/ml

14

Du statique au dynamique

Injection icv dans le ventricule latéraldroit de : - 2-[123I]-MLT

- [123I] libre- [123I]-BSA

Acquisitions : 1image/30sec durant 15min

MT

CM

P

ChO

MT

3èV

Cervelet

Cortex

Tronc Cérébral

VL

avant arrière

HPM

Gamma caméraCanule

d’injection

La scintigraphie cérébrale chez l’ovin

*

15

La scintigraphie in vivo

cerveau

oreille

nez

oreilleoeil

oeil

arrièreavant

-

+

La mélatonine, l’iode et l’albumine …(1 image/min)

[123I]-BSA

120 mm

arr.avant

2-[123I]-MLT

[123I]

-

+

limites de la tête

limites du

cerveau

oreillenez

60 mm

oreilleoeil

oeil arrièreavant

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

Temps (min)

2-[123I]-MLT

[123I]

[123I]-BSA

***

***

***

Demie-vie de disparition (min)

16

Distribution de la 2-[123I]-MLT et de l’[123I] dans le cerveau

Site d’injection

2-[123I]-MLT [123I] 2-[123I]-MLT [123I]

2-[123I]-MLT [123I]

2-[123I]-MLT100!Ci

[123I]100!Ci

! La 2-[123I]-MLT est captée par le tissu et le [123I] est éliminé par le LCS

17

Hypophyse

ChO CM

HPM

3èmeV

VL

Plx

Pi

MLT

Cortex

Cervelet

Tronc cérébral

Aqueduc

de Sylvius

4èmeV

Foramen

de Monro

Foramen de Luschka

et Magendie

Espac

e sou

s-ara

chnoï

dien

Villosités arachnoïdiennes

Veine de

Galien

*

RP

haut

avant

Cortex

Cortex

VL

VL3èmeV

VL

Espace sous-

arachnoïdien

Villosité arachnoïdienne

HPM

Fx

FMT

LCSTissu cérébral

MLT

Capillaires

sanguins

Circulation

sanguine

générale

Ependyme

• UMR INRA-CNRS -Université Tours

– Hélène TRICOIRE

– Céline LEGROS

– Agnès DAVEAU

– Alain LOCATELLI

– Didier CHESNEAU

– Didier LOMET

– Philippe CHEMINEAU

• IASP INRA- Serge BERNARD- Hervé LEROUX

• University of Wyoming

– Donal C. SKINNER

• Panum Institute, Copenhagen- Morten MOLLER

• Institut de recherches Servier- Philippe DELAGRANGE