Rôle du cil primaire et de la voie hedgehog dans le développement des circuits inhibiteurs du cortex – MIGRACIL

Les ciliopathies sont des pathologies humaines liées à un fonctionnement anormal du cil primaire observé à la surface de très nombreuses cellules de l’organisme. Elles se caractérisent par des anomalies du développement et touchent généralement le cerveau. Elles peuvent se traduire uniquement par des anomalies fonctionnelles comme des troubles du comportement ou une déficience mentale.
Une fonction essentielle du cil primaire chez tous les vertébrés est de contrôler l’activation, ou au contraire la répression, des cibles transcriptionnelles de Sonic Hedgehog (Shh). La liaison de Shh sur son récepteur Patched provoque l’accumulation au cil primaire du seul transducteur connu de Shh, Smoothened (Smo), et l’activation des cibles transcriptionnelles de Shh par les facteurs Gli. Cette fonction de Shh est essentielle pendant le développement précoce du système nerveux. Elle est aussi impliquée dans la formation des cancers. Son rôle aux phases intermédiaires du développement est mal connu, notamment pendant l’étape de migration cellulaire. Shh qui continue à être exprimé dans le cerveau, fonctionne alors comme un signal diffusible qui guide les cônes de croissance axonaux et les cellules migratrices. Il peut jouer un rôle attractif ou répulsif. Cette activité est indépendante des facteurs Gli et ne semble pas mettre en jeu le cil primaire. Les deux activités, transcriptionnelle et chimiotactique, de Shh sont souvent présentées comme exclusives. Il est acquis qu’elles agissent sur des processus cellulaires distincts, à défaut d’être indépendants.
L’objectif de MIGRACIL est d’étudier les mécanismes cellulaires par lesquels Shh contrôle la migration d’une population de neurones corticaux, les futurs interneurones inhibiteurs, pendant le développement embryonnaire et de faire la part des processus contrôlés par l’activité transcriptionnelle et par l’activité chimiotactique de Shh. Des études récentes auxquelles le porteur du projet a contribué, ont montré que les interneurones qui naissent en dehors du cortex, assemblent un cil primaire pendant leur phase de migration au cortex. Ces neurones rejoignent le cortex à la suite d’une phase de réorientation sensible à Shh et qui met en jeu l’activité du cil primaire. Il s’agit à présent de comprendre le rôle respectif de Shh et du cil primaire dans la mise en place des interneurones au niveau du cortex.
Pour caractériser le rôle des voies transcriptionnelle et non transcriptionnelle activées par Shh pendant la migration des interneurones vers et dans le cortex, nous analyserons par des techniques d’imagerie le comportement migratoire in vivo et in vitro et la réponse à Shh d’interneurones affectés par: i/ l’ablation de gènes ciliaires qui altèrent le fonctionnement du cil primaire, ii/ l’ablation de gènes impliqués dans l’activité de la voie de signalisation canonique de Shh, et iii/ par l’ablation de Smo, le transducteur des signaux Shh au cil et en dehors du cil. Les interneurones établissent dans le cortex des circuits inhibiteurs qui contrôlent l’activité des autres neurones corticaux. Les anomalies de placement des interneurones entrainent des défauts fonctionnels des circuits excitateurs et inhibiteurs, et des anomalies cognitives. Nous étudierons l’activité de ces circuits par des techniques électrophysiologiques chez des souris mutées pour les gènes ciliaires ou pour Smo dans les interneurones. Enfin, nous étudierons l’organisation histologique et la distribution des interneurones dans le cortex de fœtus atteints de ciliopathies, afin d’identifier les anomalies structurales associées aux mutations des gènes ciliaires et de la voie SHH chez l’homme. Ces études devraient nous permettre d’accroitre la compréhension des mécanismes par lesquels Shh contrôle la migration et le développement des circuits inhibiteurs du cortex cérébral, et d’élaborer des hypothèses nouvelles sur l’origine physiopathologiques des anomalies corticales associées aux ciliopathies chez l’homme.