Neurobiologie des facteurs de croissance vasculaire et de leurs recepteurs: VEGFR3 et développement neurovasculaire cerebral; VEGFs/VEGFRs et cellules souches neurales humaines – NOVA

La possibilité d’isoler et manipuler les cellules souches neurales humaines (hNSC) rend envisageable leur utilisation pour réparer des lésions cérébrales et traiter des maladies neuro-dégénératives ou des désordres neurologiques liés à l’âge. Les hNSC peuvent être dérivées à partir de cellules souches embryonnaires humaines (hESC) ou de cellules somatiques humaines reprogrammées, i.e cellules souches pluripotentes induites (iPSC). Dans les deux cas, les hNSC produites peuvent réparer le tissu cérébral après implantation chez des souris immuno-déficientes. Des hNSC endogènes persistent aussi dans le cerveau adulte des mammifères, mais leur activité décroit avec le vieillissement. Des études chez la souris suggèrent que cette réduction de la neurogénèse avec l’âge a des effets délétères sur les fonctions cognitives, qui s’altèrent fréquemment avec le vieillissement chez l’homme. L’identification de molécules promotrices de l’activité des hNSC et protégeant les hNSC des signaux répresseurs issus du tissu cérébral vieillissant est donc d’une importance particulière pour permettre le succès de thérapies réparatrices, notamment chez les personnes âgées.
Les facteurs de croissance vasculaire de type VEGF et leurs récepteurs VEGFRs sont de puissants régulateurs de la croissance des cellules endothéliales (EC) et neurales. Leur biologie a été très explorée dans les EC où ces molécules ont un rôle clef lors du développement et en pathologie. Les études de nos équipes et d’autres ont montré in vitro et in vivo que les VEGFs/VEGFRs étaient essentiels à l’activité des NSC. Nous avons aussi mis en évidence l’expression et la fonction angiogénique de VEGFR3 dans le réseau vasculaire embryonnaire cérébral. Ces données nous conduisent aux hypothèses suivantes : 1) la fonction endothéliale de VEGFR3 pourrait réguler indirectement la neurogénèse embryonnaire et néonatale; 2) la fonction neurogénique et protectrice des VEGFs sur les NSC serait conservée chez l’homme, VEGFs ayant des effets antivieillissement sur l’activité des hNSC dans leur niche. Nous explorerons les signaux VEGFs/VEGFRs dans la neurogénèse murine et humaine suivant le plan suivant :

Tache 1. L’étude de la fonction endothéliale de VEGFR3 dans le développement cérébral sera menée dans une souris à mutation EC-spécifique et inductible de Vegfr3 en analysant les propriétés du réseau vasculaire et de la neurogénèse corticale par techniques histologiques.
Tache 2. L’étude de la réponse in vitro des hNSC à la manipulation VEGFs/VEGFRs sera conduite dans des cultures d’hNSC dérivées d’hESC, avec des ligands recombinants et des anticorps bloquants des ligands ou récepteurs. L’auto-renouvellement et la survie des hNSC seront examinés par des techniques bien établies par le Partenaire 1.
Tache 3. L’étude de la réponse in vivo des hNSC à la manipulation VEGFs/VEGFRs sera menée dans la niche sous-ventriculaire (SVZ), qui est le site majeur de neurogénèse postnatale, par xénogreffe d’hNSC dans la SVZ de souris immuno-déficientes. Nous testerons les effets antivieillissement de VEGF-A/-C, administrés par voie intra-nasale ou avec un vecteur viral, sur l’activité des hNSC.
Tache 4. L’analyse des gènes exprimés dans la SVZ humaine sera réalisée par séquençage des RNAs (RNA-seq) dans des échantillons de SVZ disséqués sur des cerveaux humains pre et postnataux. Nous recherchons des modifications d’expression des signaux VEGFs/VEGFRs lorsque l’activité SVZ régresse chez l’enfant.

Organisation. Le projet est mené par 2 partenaires aux expertises complémentaires en NSC/développement neural (Thomas) et angiogénèse (Eichmann), et ayant une longue expérience collaborative.

Perspectives. Ce projet permettra de distinguer les actions directes et indirectes des VEGFs/VEGFRs sur les NSC murines et de déterminer l’efficacité et l’intérêt potentiel de ces molécules pour promouvoir l’activité des hNSC et s’opposer aux effets inhibiteurs du vieillissement.