Contrôle post-transcriptionnel de la croissance et du guidage axonal chez la drosophile – POSAXODRO

Les cellules neuronales acquièrent lors de la maturation du système nerveux une morphologie spécifique qui détermine le patron de connections neuronales, et ainsi dicte la façon dont l’information est transmise et/ou stockée. In vivo, les neurones en cours de développement émettent des extensions cytoplasmiques qui doivent trouver leurs cibles en naviguant au sein d’un environnement complexe. Bien que de nombreux progrès aient été réalisés dans l’identification des molécules de guidage et de leurs récepteurs, les mécanismes intra-cellulaires par lesquels les axones convertissent ces signaux en décisions directionnelles sont relativement peu connus. Différents mécanismes de régulation post-transcriptionnelle, cependant, se sont récemment avérés être essentiels à l’établissement de la connectivité neuronale. En particulier, différents travaux ont suggéré que le transport axonal d’ARNms couplé à une synthèse protéique localisée est essentiel au guidage et à la croissance polarisée d’axones en cours de développement. Bien que la synthèse protéique localisée d’ARNm spécifiques ait été démontrée en réponse à des molécules de guidage ex vivo, l’importance de ce processus reste à démontrer in vivo. De plus, les mécanismes moléculaires contrôlant le transport des ARNm jusqu’aux axones, ainsi que la traduction localisée de ces ARNms restent à éclaircir. Ici, nous proposons d’utiliser la drosophile comme nouveau modèle d’étude pour i) étudier de façon dynamique et fonctionnelle le transport axonal et la traduction d’ARNms dans le contexte d’un organisme vivant, et ii) identifier les protéines de liaison à l’ARN contrôlant ce processus ainsi que leurs cibles ARNms.
Jusqu’à présent, notre travail s’est focalisé sur l’étude de la protéine de transport d’ARN conservée Imp/ZBP1. En utilisant le modèle des corps pédonculés (CP) de la drosophile, nous avons montré que cette protéine de liaison à l’ARN est transportée de façon active dans les axones de neurones ? en cours de croissance, et que sa fonction est requise de façon cellulaire-autonome à la croissance dirigée et la ramification des processus axonaux. En combinant approches biochimiques et génétiques, nous avons montré que Imp s’associe avec, et régule l’expression d’un ARNm codant un régulateur du cytosquelette d’actine (protéine favorisant la polymérisation des filaments de F-actine). Désormais, notre premier objectif est de filmer et analyser en temps réel les axones en cours de croissance (axones sauvages ou mutant imp) d’une part, et les complexes protéine-ARN en cours de transport dans les axones d’autre part. Ces expériences reposent sur l’utilisation d’un protocole d’imagerie que nous avons récemment établi, et nous permettront i) de décrire de façon quantitative les phénotypes de croissance/guidage axonal associés à un blocage du transport d’ARNm, et ii) de caractériser le mode de transport des particules contenant Imp. Le deuxième objectif de ce projet est d’étudier comment Imp régule l’expression de ses différentes cibles, et quelles sont les règles sous-tendant le réseau de régulation post-transcriptionnel contrôlé par Imp in vivo. Cette partie du projet repose sur les données d’une expérience RIP-chip que nous avons déjà réalisée. Enfin, nous proposons d’étendre notre analyse et de réaliser un crible génétique permettant d’identifier de nouvelles protéines de liaison à l’ARN contrôlant de façon spécifique croissance et/ou guidage axonal. Par ce crible, nous espérons identifier à la fois des partenaires de Imp et des protéines à fonctions complémentaires.