Propagation d'une identité neuronale par recrutement: mécanismes et impact sur la connectivité neuromusculaire – Motoneuron-identity

Mon laboratoire à l'IBDML s'intéresse aux mécanismes de diversification des types cellulaires et à l'établissement de la connectivité neuronale au cours du développement du système nerveux central des vertébrés, et utilise principalement la souris et le poulet comme modèles d'études. Nous nous focalisons sur une sous-population de motoneurones de la moelle épinière, et sur une série d'événements inductifs mis en jeu dans sa spécification. Au cours de ce processus, un premier groupe de motoneurones (neurones pionniers) exprimant le facteur de transcription PEA3, recrute des neurones voisins (neurones recrutés) en y induisant l'expression du même PEA3, grâce à la production d'un facteur de recrutement encore inconnu, vraisemblablement sécrété (Helmbacher et al., Neuron 2003). Cet événement est déclenché par l'action de HGF (hépatocyte growth factor) sur son récepteur, Met, et conduit à la
propagation de l'expression de PEA3 au sein des colonnes motrices dans la moelle épinière.//Les projets de mon équipe visent 1) à identifier les signaux inductifs et comprendre les mécanismes contribuant à la propagation de l'expression de PEA3 par recrutement; 2- à évaluer l'impact de ces événements sur la connectivité neuronale.
1) Notre but à long terme est d'étudier les mécanismes contribuant à ce phénomène et par lesquels un signal inductif tel le facteur de recrutement est véhiculé à travers le tissu neural de façon polarisée. Aborder ces questions nécessitera au préalable d'identifier ce facteur et d'établir un système expérimental. Grâce à une technique d'explants de moelle épinière récapitulant initiation et propagation de l'expression de PEA3, combinée à l'utilisation d'inhibiteurs chimiques, nous avons identifié une famille de molécules agissant comme facteurs de recrutement, et somme ainsi en mesure de déterminer quelle molécule joue ce rôle et confirmer son implication in vivo. Ce système étant en outre accessible à des manipulations génétiques, nous proposons de construire des outils génétiques pour visualiser le phénomène de recrutement et la localisation de divers acteurs moléculaires, et d'optimiser l'imagerie en temps réel de la propagation de PEA3 par microscopie confocale.
2) Notre second objectif est de lier l'identité de sous-types neuronaux aux effecteurs moléculaires d'un phénotype anatomique et d'évaluer l'impact du recrutement sur la connectivité neuronale. Nous proposons d'examiner comment des cibles transcriptionelles de PEA3 et de HGF/Met contrôlent la position des motoneurones, leurs trajectoires axonales et architecture dendritique. Nos travaux ont mis en évidence un rôle de la protocadhérine mFAT1 pour le développement des motoneurones PEA3, et suggèrent une coopération entre Met et mFAT1, dont nous proposons d'élucider les mécanismes. Nous générons actuellement des outils génétiques qui nous permettront d'examiner comment mFAT1 et la protocadhérine Dachsous2 participent à la mise en place des connections neuromusculaires.//Le phénomène de recrutement des motoneurones PEA3 est déclenché par l'action coopérative de deux facteurs dérivés des membres, GDNF et HGF, aussi connus pour promouvoir la survie des motoneurones. Par ailleurs, PEA3 et Met étant tous deux fréquemment surexprimés dans divers tumeurs, et jouant un rôle reconnu dans les processus oncogéniques, le phénomène de recrutement pourrait aussi constituer un nouveau mécanisme de propagation de tumeurs surexprimant PEA3. Ainsi, l'identification d'un facteur de recrutement actif dans les motoneurones comme dans les tumeurs , et la connaissance de ses mécanismes d'action nous permettront non seulement de comprendre les mécanismes responsables de la propagation de PEA3 dans la moelle épinière, mais aussi d'identifier des effecteurs de l'action neurotrophiques de GDNF et HGF, et de découvrir de nouveaux mécanismes responsables de la propagation de tumeurs.