Rôle du facteur de transcription NeuroD2 dans l'intégration synaptique dans le cerveau postnatal – SynD2

La neurogenèse persiste dans deux régions du cerveau des mammifères : l’hippocampe et le bulbe olfactif. Dans cette dernière région différents types de neurones sont produits, à partir de cellules souches neurales situées à une longue distance, dans la zone sous-ventriculaire des parois ventriculaires latérales. Les nouveaux neurones bulbaires pourraient être utilisés dans la thérapie cellulaire pour le traitement des affections cérébrales. De plus la neurogenèse bulbaire est un modèle très simple et accessible d’étude des mécanismes régissant la formation de réseaux neuronaux. Si les mécanismes moléculaires guidant la prolifération, migration et différentiation des précurseurs neuronaux commencent à être élucider, ceux qui commandent l’intégration synaptique dans le réseau neuronal pré-existant sont encore largement inconnus. Dans le présent projet, nous étudierons les mécanismes de l’intégration synaptique en utilisant un point d’entrée moléculaire : le facteur de transcription NeuroD2. Ce gène a été isolé à partir d’un crible génétique dans le laboratoire hôte et nos premières données indiquent une fonction de NeuroD2 dans la synaptogenèse. Premièrement, le crible génétique a montré que l’ARNm de NeuroD2 est enrichi dans les neurones bulbaires au moment où ils forment leurs synapses. Deuxièmement, l’électroporation de shRNA contre NeuroD2 et la greffe de précurseurs mutants pour NeuroD2 dans des souris sauvages induisent des neurones bulbaires granulaires avec moins de synapses. Et enfin, la taille du bulbe olfactif est réduite alors que l’apoptose globale dans cette région est augmentée chez les souris NeuroD2 mutantes. Notre projet se divise en trois parties :

1. Déterminer la fonction de NeuroD2 dans la synaptogenèse bulbaire in vivo
Nous déterminerons si NeuroD2 régule la formation, l’élimination et/ou la stabilisation des synapses. Afin de dissocier ces processus, nous analyserons la dynamique d’apparition/disparition des épines dendritiques sur les nouveaux neurones granulaires après réduction ou sur-expression de NeuroD2 en utilisant l’imagerie deux-photons in vivo. En parallèle, nous mesurerons les propriétés électrophysiologiques des néo-neurones pour déterminer l’impact fonctionnel de NeuroD2 à la synapse. Enfin, nous évaluerons les dynamiques du calcium dans des épines individuelles par imagerie 2-phtotons in vivo pour déterminer si les épines sont fonctionnelles individuellement.

2. Déterminer si NeuroD2 régule la synapse de façon activité-dépendante dans le bulbe olfactif
L’expérience sensorielle influence la formation des réseaux neuronaux en sélectionnant les synapses au cours du développement et chez l’adulte. Dans le bulbe olfactif, l’enrichissement et l’appauvrissement olfactif augmenteet diminue la synaptogenèse, respectivement. Nous étudierons si NeuroD2 est impliqué fonctionnellement dans ce phénomène. Nous mesurerons si le blocage de NeuroD2 altère les changements synaptiques induits par l’activité in vitro et in vivo. De plus, nous établirons par quel mécanisme l’activité module NeuroD2, en mesurant son statut de phosphorylation et son statut transcriptionnel avant et après activation neuronale.

3. Déterminer si NeuroD2 régule la synaptogenèse dans les neurones excitateurs du néocortex, et mesurer le comportement autiste des souris NeuroD2 mutantes
NeuroD2 est exprimé dans les neurones corticaux en développement et chez l’adulte. Comme leurs épines dendritiques sont modelées par l’activité tout au long de la vie, nous étudierons si NeuroD2 régule la formation/stabilité de ces épines. Si oui, étant donné que l’autisme est lié à des altérations synaptiques dans le néocortex et que des études de liaisons génétiques ont identifié un pic de liaison pour l’autisme autour du gène NeuroD2, nous réaliserons des tests comportementaux sur les souris NeuroD2 mutantes pour déterminer si elles peuvent être utilisées comme un modèle d’autisme.