Peu d'observations indiquent que des changements dans la structure des contacts synaptiques associés avec des modifications des récepteurs et des canaux membranaires pourraient jouer un rôle dans l'altération de l'efficacité synaptique. A l'heure actuelle, l'existence d'une réorganisation de l'architecture neuronale dans le cerveau d'animaux adultes au cours d'un comportement naturel est encore à démontrer.

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De façon à examiner cette question, Popov et al. ont utilisé l'hibernation comme un modèle naturel d'inactivité cérébrale. L'étude chez les hibernants permet de comparer la morphologie de certains neurones dans le cerveau dans des conditions fonctionnelles opposées d'états normal et inactif. Au cours de l'hibernation, la très faible activité électrique du cerveau est très rapidement modifiée lors d'un éveil spontané ou provoqué artificiellement. Chez l'écureuil hibernant, les éveils spontanés sont réguliers et la période d'hibernation divisée en deux états de torpeur séparés par un court intervalle. Avec le début du réveil, l'écureuil restaure sa température corporelle en deux heures et se lève.

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L'étude réalisée ici concerne la morphologie dendritique des neurones pyramidaux CA3 de l'hippocampe (dans des tranches d'hippocampe, les corps cellulaires de neurones pyramidaux forment une couche dense facile à voir. Cette couche est divisée en plusieurs régions distinctes, les plus importantes étant CA1 et CA3) au cours des différents stades de l'hibernation : torpeur (au milieu de la phase d'hibernation), réveil (deux heures après l'éveil provoqué), état actif (après l'éveil spontané). Les neurones sont observés après imprégnation avec des sels d'argent par la méthode de Golgi.

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L'hippocampe a été choisi dans cette étude en raison de sa participation dans les mécanismes de régulation de l'hibernation et de déclenchement de l'éveil.

Résultats

L'étude a été focalisée sur la structure des dendrites apicales des cellules pyramidales CA3 . Des études précédentes réalisées sur de jeunes rats élevés dans un environnement complexe ont montré que les dendrites apicales sont plus plastiques que les dendrites proximales. 

Chez l'écureuil hibernant, comme chez le rat, on observe deux types de cellules pyramidales CA3 caractérisées par l'organisation des dendrites apicales : cellules à hampe courte, cellules à hampe longue.
Cliquer sur l'image	Légende : dessin des deux types de cellules pyramidales - a : à hampe courte  - b: à hampe longue, animal actif  - c : à hampe longue, animal hibernant

L'écureuil hibernant, après trois ou quatre jours d'hibernation montre une réduction de tous les éléments structuraux de la région CA3 de l'hippocampe. La largeur de la couche dendritique , le nombre de branchements dendritiques et la taille des corps cellulaires sont significativement diminués lorsqu'on compare ces paramètres à ceux mesurés chez l'écureuil actif. Le volume moyen des corps cellulaires des cellules pyramidales passe de 1235 ± 75 µm³ chez l'animal actif à 845 ± 60 µm³ chez l'animal hibernant. L'étude quantitative a été réalisée sur des neurones à hampe dendritique longue où les effets apparaissent les plus prononcés.La valeur moyenne de la longueur de l'arborisation dendritique apicale décroit de 291 ± 16 µm chez l'animal actif à 222 ± 30µm chez l'animal hibernant. Cette réduction dendritique est accompagnée d'une réduction des branchements. La moyenne des intersections entre les dendrites et des lignes parallèles dessinées sur la couche des cellules pyramidales qui correspond au nombre de branches décroit au cours des trois jours d'hibernation de 165 ± 17 à 107 ± 17. 

 Une caractéristique importante de cette plasticité dendritique concerne la réversibilité et récurence de ce phénomène. Deux heures après le début du réveil, la valeur moyenne du volume des cellules pyramidales de CA3 a déjà augmenté de 70%, jusqu'à 1455 ± 65 µm³. La longueur des dendrites apicaux à cette période ne diffère pas de celle de l'animal actif (304 ± 21 µm par rapport à 291 ± 7). Le nombre total d'intersection des dendrites chez l'animal éveillé est doublé en comparaison avec l'animal hibernant et significativement plus important que chez l'animal actif (215 ± 18 contre 165 ± 17). 

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Légende : hippocampe - a : animal actif - b : animal hibernant  - c : animal éveillé

Hippocampe : épines dendritiques marquées par des flèches
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Chez l'animal actif	L'animal hibernant	Chez l'animal éveillé

Les changements observés au cours du cycle activité-hibernation indiquent une diminution des capacités du neurone à recevoir des messages afférents. Les dendrites diminuées qui présentent également une diminution de la fréquence des épines dendritiques possèdent apparemment moins de zones de contacts post-synaptiques.