Mécanismes de modulation des réponses axonales aux Sémaphorines de classe III au cours de l'établissement des connexions – YODA

L'organisation hautement spécifique des connexions neuronales suppose la mise en jeu de mécanismes de développement capables de ségréger les trajectoires d'un nombre considérable de sous-populations d'axones pour les diriger vers leurs cibles. De nombreuses familles de signaux de guidage coopèrent dans ces processus mais il semble peu probable que la seule régulation de leur expression et celle de leurs récepteurs suffise à remplir cette fonction. La capacité des cônes de croissance axonaux à moduler leur réponse aux signaux de guidage apparaît être une caractéristique fonctionnelle fondamentale, à même de créer le niveau de diversité des trajectoires attendu au cours de l'élaboration des connexions. Les mécanismes qui contrôlent ces régulations de réponses et les situations dans lesquelles elles s'exercent sont encore très peu connus. Nous proposons d'étudier les modulations de réponse axonales à une des principales familles de signaux de guidage, les Sémaphorines sécrétées (SemaIII).
Axe I : Dans un modèle d'étude récemment caractérisé, nous étudierons les mécanismes qui confèrent aux axones une double potentialité de réponse attractive et répulsive à Sema3B. Ces modulations de réponse pourraient être initiées par des remodelages des complexes multimoléculaires formant les récepteurs des SemaIII. En effet, ces complexes recrutent des voies de signalisation distinctes dans les deux réponses, suggérant que leur composition moléculaire diffère. Nous identifierons les partenaires responsables de ce recrutement spécifique pour générer des formes délétées capables d'interférer sélectivement avec la réponse attractive ou répulsive. Le rôle des modulations dans la formation des connexions in vivo sera évalué par l'analyse des erreurs de trajectoire commises par des axones dont la double potentialité de réponse aura été restreinte par expression de ces formes.
Axe II : La traduction régulée dans le cône de croissance d'ARNm de sous-unités ou effecteurs pourrait être un mécanisme par lequel celui-ci module sa réponse. Les transcrits de plusieurs partenaires possèdent en 3'UTR une séquence CPE et leur traduction pourrait donc être régulée localement. Les régions 3'UTR de ces ARN seront clonées et fusionnées à la fluorescent-timer GFP, qui permet de distinguer les protéines neo-synthétisées des plus anciennes. Leur adressage axonal et traduction locale seront examinés par électroporation dans des cultures neuronales et dans le tube neural de l'embryon de poulet. Ces deux modèles serviront également à rechercher des signaux extracellulaires et des régions capables de déclencher cette traduction locale.
Axe III : Nous avons identifié un nouveau mécanisme de régulation : l'expression de SemaIII intrinsèque aux neurones contrôle la sensibilité de la réponse axonale aux sources extérieures de ces mêmes signaux, et ce par régulation de l'expression d'une sous-unité du récepteur. Nous étudierons les modalités de cette balance et sa signification physiologique.
Les résultats attendus sont la caractérisation des complexes récepteurs médiateurs des réponses bi-potentielles aux SemaIII et de leur remodelage comme mécanisme modulateur du choix de la réponse, la mise en évidence d'une contribution de processus de traduction locale d'ARNm dans ces modulations, et la caractérisation d'un système original de contrôle autonome cellulaire des réponses aux signaux de guidage environnementaux. Ce programme devrait ainsi apporter des avancées dans la compréhension des stratégies de spécification des trajectoires déployées dans l'élaboration des connexions. La connaissance des mécanismes de réponse aux SemaIII intéresse de nombreux autres contextes que celui du guidage axonal, du fait de l'intervention très large de ces signaux dans le contrôle des mouvements cellulaires, qu'ils soient physiologiques ou pathologiques. Nous attendons donc de