La zona limitans intrathalamica (ZLI) est un compartiment de restriction de lignée et une limite de développement primaire dans le cerveau antérieur des vertébrés (analogue au cerveau humain) servant de centre de signalisation et de frontière restrictive entre deux régions du diencéphale.
La signalisation Sonic hedgehog (shh) de la ZLI est cruciale dans le développement du diencéphale., qui se développe dans le thalamus, le pretectum et les structures tegmentales antérieures.. la ZLI avec le préthalamus et le thalamus constituent le territoire moyen-diencéphalique (MDT).. vignette| Structures du cerveau antérieur chez le poisson à 3-4 jours (avec prétectum du mésencéphale pour une meilleure représentation des limites), avec une expression chut en rouge ; l'Système de référence en anatomie extension rostrale entre le préthalamus et le thalamus représente la ZLI.
Découverte Les frontières de restriction de la lignée cellulaire, à travers lesquelles les cellules en réplication ne peuvent pas migrer, ont d'abord été découvertes chez les invertébrés, où l'expression de divers gènes Hox dans chaque compartiment confère une différenciation des segments observables dans le corps adulte de Drosophila melanogaster. Des structures analogues ont été découvertes dans le cerveau en développement des vertébrés. Les rhombomères, qui descendent de l'embryon à partir du cerveau postérieur, contiennent des limites claires et expriment chacun divers gènes Hox nécessaires à la différenciation des structures dans le corps. Des régions plus antérieures du cerveau ont été examinées à la recherche d'autres limites de restriction de lignée cellulaire, et de multiples limites potentielles continuent d'être étudiées (voir Limites de développement).. vignette|Disposition des gènes Hox dans la mouche des fruits conduisant au développement différentiel des segments L'importance de ces compartiments en tant que centres de signalisation locaux (des zones qui influencent chimiquement les tissus environnants) a été élucidée en observant d'abord l'expression différentielle des gènes Hox dans divers compartiments et ensuite en observant le mutant D. melanogaster et les changements phénotypiques (physiques) correspondants.
la ZLI a été découvert pour la première fois chez le poussin à l'aide d'expériences d'explantation et de marquage de lignées. Dans les expériences d'explantation, les cellules de la région qui deviendra la ZLI, le préthalamus et le thalamus du poussin ont été prélevées et placées dans des cultures séparées ; les cellules ont continué à croître et à conserver leur identité (la ZLI a commencé à transcrire shh, contrairement au préthalamus et au thalamus ). La nécessité de la ZLI et de son expression shh correspondante a été mise en évidence par le manque de marqueurs génétiques thalamiques et préthalamiques en culture (voir Signalisation).. Ces expériences ont confirmé la ZLI en tant que centre de signalisation. Dans les expériences de marquage de lignées, les cellules étaient génétiquement marquées, de sorte que chaque fois qu'une cellule marquée se répliquait, sa descendance était également marquée. Les cellules qui ont été marquées dans la ZLI en développement et leur descendance sont restées limitées à la zone. Ces expériences ont démontré la ZLI comme une limite de restriction de lignée cellulaire..
En plus d'être un frontère, la ZLI est également un compartiment avec des limites de restriction de lignée cellulaire séparées à la fois antérieures et postérieures d'une section d'expression chut. L'importance de la ZLI a été une fois de plus confirmée par l' expression ectopique de shh dans d'autres régions du cerveau antérieur, connues sous le nom de prosencéphale au cours du développement (à la fois le télencéphale et le diencéphale ), induisant une région de type ZLI qui induit le destin thalamique..
Limites de développement Au cours du développement chez les vertébrés et les invertébrés, les limites de restriction de la lignée cellulaire et les centres de signalisation sont formés afin d'assurer une différenciation appropriée du corps. Les signaux chimiques, comme Shh dans la ZLI, sont souvent libérés de ces limites et compartiments dans un gradient de concentration (les produits chimiques sont à des concentrations beaucoup plus élevées plus près de la source) et confèrent une identité aux régions flanquantes. D'autres gènes exprimés de manière différentielle dans ces régions flanquantes aident à assurer une différenciation appropriée (voir Signalisation). lang=fr|vignette|Principales structures du cerveau en développement : le prosencéphale (cerveau antérieur) se compose du télencéphale et du diencéphale, le mésencéphale est le mésencéphale et le rhombencéphale est le cerveau postérieur. De nombreuses limites de développement ont été étudiées : dans le cerveau antérieur uniquement, les limites confirmées de restriction de la lignée cellulaire sont la limite palléale-sous-pallée (PSB) divisant le télencéphale dorsal et ventral, la limite diencéphale-mésencéphale (DMB) postérieure à la ZLI et la ZLI . la ZLI, comme chaque rhombomère, sert de compartiment indépendant qui confère l'identité du diencéphale dans les régions antérieure et postérieure. D'autres limites de développement servent de limites de restriction de lignée cellulaire mais pas de centres de signalisation, tandis que d'autres sont des centres de signalisation vers et à partir desquels les cellules peuvent migrer. Malgré les découvertes de limites et de compartiments de restriction de lignée cellulaire dans le cerveau, de nombreuses régions étudiées ont été réfutées en tant que limites segmentaires. Ces zones ont un potentiel en tant que centres de signalisation, qui ont une influence sur le développement des tissus voisins..
Ces limites ont une grande influence sur les autres régions du cerveau : le placement de la ZLI affecte non seulement la taille des régions adjacentes mais aussi la taille du télencéphale. Un décalage postérieur de la ZLI permet d'allouer plus de cellules au télencéphale. Il en va de même pour les autres limites du développement dans le cerveau et dans tout le corps : les changements de limites responsables de l'affectation d'une certaine quantité de tissu à une certaine fonction entraînent des changements drastiques dans la structure adulte. Ces limites sont d'une importance cruciale pour une différenciation appropriée.
Formation
Motif d'axe initial Après la gastrulation, l'embryon est complètement indifférencié et nécessite de nombreux signaux différents pour initier une différenciation appropriée du corps. Le haut (plaque de toit, sur la face dorsale de l'embryon) et le bas (plaque de sol, sur la face ventrale) jouent un rôle crucial dans ces premières étapes : chacun agit par une signalisation globale (signalisation dans tout l'embryon) pour la structuration neuronale dorsoventrale . Une fois le développement de l'axe dorsoventral terminé, une signalisation plus locale se produit dans le cerveau en développement : les limites du développement telles que la limite mésencéphale-cerveau postérieur (MHB), les rhombomères et la ZLI aident à l'organisation antéropostérieure. .
Émergence de l'expression Shh Peu de temps après le début de la structuration dorso- ventrale, Shh s'exprime le long de la plaque basale (le bas) de l'embryon, qui fonctionne dans « la ventralisation du tube neural, la promotion de la croissance et de la prolifération, et la formation de l'hypothalamus ».. Au fur et à mesure que l'embryon continue de se développer, l' expression Shh caractéristique de la ZLI s'étend dorsalement pour former un coin qui se rétrécit finalement en une bande à environ 22 somites (le nombre de rhombomères développés) ou moins d'un jour chez le poisson zèbre. Bien que l'expression de Shh s'étende dorsalement à partir de la plaque basale, la ZLI est capable de se former même sans la plaque basale ou le tissu mésodermique. Shh coopère avec dlx2 et fezl en avant et IRX3 et dbx1a en arrière (les gènes exprimés varient selon les organismes), qui sont des gènes exprimés dans le préthalamus et le thalamus, respectivement..
La ZLI est également caractérisée par une absence de frange lunatique ( lfng ), qui est observable avant même que l' expression Shh ne soit observée dans la ZLI en formation. Cela indique que les cellules sont destinées à la formation de ZLI avant l'induction par Shh (nb Shh]' des signaux de la ZLI et est caractéristique du compartiment pendant et après la formation). Lfng est exprimé très tôt (peu après la gastrulation ) dans la région qui deviendra la ZLI, mais peu de temps après, l'expression diminue par migration des cellules exprimant lfng pour former le coin sans lfng caractéristique de la ZLI en développement. L' expression Shh ne s'étend dorsalement que quelques heures plus tard.
Positionnement Les facteurs influençant la formation et la localisation de la ZLI sont largement étudiés mais toujours contestés. Les différences entre les différents modèles animaux compliquent davantage l'élucidation des voies génétiques, en particulier entre les modèles poussins/mammifères et le poisson zèbre.
Les gènes Wnt (la famille sans ailes) sont cruciaux pour le développement de la ZLI à la fois directement et indirectement dans tous les systèmes animaux. Parallèlement au rôle des gènes Wnt dans la structuration de l' axe antéropostérieur par polarisation de gradient, Wnt8b est exprimé dans la ZLI lui-même et peut aider à guider le mouvement dorsal de l'expression Shh... Le gradient de polarisation Wnt a été lié à l'induction des gènes de configuration ZLI IRX3 et SIX3, qui bordent la ZLI en arrière et en avant, respectivement. Cependant, ces gènes se sont avérés non essentiels pour la formation de ZLI chez le poisson zèbre et ont été réévalués dans d'autres modèles.
La spécification de la ZLI peut également concerner les tissus ventraux de l'embryon : les plaques préchordale et épichordale, ou le tissu neuroépithélial (voir figure). Les interactions entre ces tissus peuvent être responsables de la récession d'expression de lfng qui permet le mouvement dorsal de l' expression Shh. . Les plaques préchrodales et épichordales spécifiques, caractérisées par l'expression de SIX3 et IRX3, respectivement, peuvent influencer le positionnement de la ZLI plus que les gènes eux-mêmes. La plaque préchrodale borde ventralement le télencéphale, avec la plaque épichrodale postérieure à celui-ci.