Analyse du développement et de la myélinisation des circuits neuronaux par de nouvelles stratégies transgéniques – Brainbow

La visualisation des interactions cellulaires mises en jeu au cours d'événements complexes comme la synaptogenèse et la myélinisation est un problème majeur en Biologie du développement. Les techniques actuelles ne permettent d'étudier ces processus qu'au niveau d'une population cellulaire entière ou d'une seule cellule. Des protéines fluorescentes, telle que la GFP, offrent l'avantage de pouvoir marquer des cellules vivantes, et en particulier les neurones. Le Dr Jean Livet, qui vient de rejoindre l'institut de la Vision a mis au point le Brainbow , une approche de transgenèse basée sur le système Cre/lox qui permet l'expression aléatoire et combinatoire de multiples gènes. Dans les souris Brainbow actuellement disponibles, des neurones expriment, des combinaisons aléatoires des trois ou plus protéines fluorescentes (CFP, YFP, RFP...) sous le contrôle du promoteur Thy1. Cette approche permet de distinguer, grâce aux différentes couleurs qu'ils expriment, les neurones et leurs prolongements, permettant par exemple d'identifier les axones contactant une même cellules post-synaptique. De plus, bien que l'on sache qu'au sein d'un même noyau des projections issues de neurones adjacents sont organisées de manière topographique, il demeure très difficile de reconstruire et distinguer l'arborisation de deux neurones adjacents. Ainsi, les connaissances actuelles de l'organisation des circuits neuronaux sont principalement fondées sur des aspects qualitatifs plutôt que quantitatifs. De même, à un niveau cellulaire, la connaissance du processus de myélinisation est très partielle. Les oligodendrocytes sont les cellules myélinisantes du système nerveux central, dont les prolongements entourent les axones, sauf au niveau des noeuds de Ranvier, permettant ainsi une conduction saltatoire et rapide de l'influx nerveux. Il est possible de visualiser, en conditions normales ou pathologiques, les oligodendrocytes sur des coupes de cerveau ou dans des cultures cellulaires, grâce à des anticorps qui reconnaissent des protéines spécifiques de ces cellules. Toutefois, on ne sait pas si les principes qui régulent la compétition entre des axones innervant une même cellule cible, s'appliquent aussi aux oligodendrocytes myélinisant un même axone. On ne sait pas non plus: comment un oligodendrocytes myélinise plusieurs axones in vivo et comment ceux-ci sont sélectionnés. Comment des oligodendrocytes adjacents se partagent un axone pendant la myélinisation et la remyélinisation. Si pendant la myélinisation, les oligodendrocytes interagissent entre eux, se contactent, voire se repoussent mutuellement, notamment au niveau des noeuds de Ranvier. La mise au point d'un technique permettant de visualiser la morphologie cellulaire individuelle des oligodendrocytes, à l'aide de marqueurs distincts, permettrait de répondre à ces questions fondamentales. Notre but principal est d'étudier et visualiser les interactions cellulaires pendant le développement et chez l'adulte. Nous utiliserons une combinaison d'approches moléculaires pour visualiser la morphologie et les interactions cellulaires. Nous emploierons la technologie d'imagerie Brainbow pour visualiser simultanément de très nombreuses cellules individuelles dans une région cérébrale donnée. Nous espérons aussi améliorer l'imagerie Brainbow en développant de nouveaux outils et techniques permettant de résoudre les inconvénients inhérents à cette approche. Nos objectifs spécifiques sont: 1) améliorer la technique Brainbow et développer de nouveaux outils permettant de visualiser les cellules et leurs interactions, chez l'embryon et dans des populations restreintes et choisies de neurones. 2) étudier à un niveau cellulaire et moléculaire, l'organisation et le développement postnatal du système auditif binaural. 3) caractériser les interactions cellulaires mises en jeu au cours de la myélinisation. Ce projet utilisera des approches multidisciplinaires, combinant des techniques de pointe en imagerie, génétique e