Développement fonctionnel du système vestibulaire chez l’opossum Monodelphis domestica

Abstract

Les marsupiaux naissent très immatures, mais doivent atteindre une tétine, sans aide de la mère, à laquelle ils s’attachent pour poursuivre leur développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour s’orienter vers la tétine, la trouver, et s’y attacher. Le système vestibulaire, associé au sens de l’équilibre, a été proposé comme pouvant guider les petits marsupiaux vers la tétine en agissant sur les réseaux moteurs spinaux. Diverses études des marsupiaux suggèrent que le développement de ce système pourrait être suffisamment avancé pour influencer les comportements moteurs chez les nouveau-nés, mais son fonctionnement n’a jamais été testé. Pour le faire, nous avons soumis des opossums âgés de P0 (jour de la naissance; postnatal 0) à P21 à des stimulations vestibulaires et traité les tissus de la tête par immunohistochimie pour révéler c-Fos, utilisé comme indicateur d’activité neuronale. Du marquage dans les noyaux vestibulaires a été observé seulement à partir de P15. Pour confirmer ces résultats, nous avons effectué deux types d’expériences de stimulation sur des préparations in vitro d’opossums et enregistré les réponses motrices induites. Ainsi, des élévations de la tête n’ont pas permis de déceler de réponse suite aux stimulations aux âges étudiés (P4-P12). Par contraste, des pressions mécaniques directement appliquées sur le labyrinthe afin de stimuler les organes vestibulaires ont entrainé des réponses à tous les âges testés (P1-P9). Nos résultats suggèrent que la fonction du système vestibulaire est limitée par la maturité de ses organes sensoriels, et qu’il n’influence pas la motricité des nouveau-nés d’opossum en conditions physiologiques avant environ la fin de la 2e semaine de vie, même si les voies nerveuses entre les organes vestibulaires et la moelle épinière semblent déjà établies à la naissance.

Marsupials are born very immature, but must nevertheless find a teat, unaided by the mother, to which they attach to pursue their development. Sensory inputs are necessary to find the teat and attach to it, but the senses involved are still under discussion. The vestibular system, responsible for the sense of balance, was proposed as influencing motor behavior of newborns in various marsupial species by an action on spinal motor networks. Studies in the opossum Monodelphis domestica suggest that the development of the vestibular system could be advanced enough to influence locomotion at birth but its functionality has never been tested. To do that, we subjected intact opossums aged P0 (Postnatal day 0 ; day of birth) to P21 to vestibular stimulations and immunohistochemically processed their brain tissues to reveal c-Fos, used as a marker of neuronal activity. Immunoreactivity of neurons in the vestibular nuclei was observed only from P15 onwards. To confirm those results, we performed two series of experiments on in vitro preparations of newborn opossums, using stimulation of the vestibular apparatus and physiological recording of the induced motor responses Thus, vertical head tilts did not induce motor response at any of the ages studied (P4-P12). In contrast, mechanical pressure applied on the labyrinth to stimulate the vestibular organs induced motor responses at all ages studied (P1-P9). Our results suggest that the vestibular system’s function is limited by the maturity of its sensory organs and that it can’t influence motor activity in physiological condition before the end of the 2nd postnatal week, even if functional pathways from the labyrinth to the spinal cord seem to be already in place at birth.