COMMUNICATION CELLULE-CELLULE ET DYNAMIQUE DES POPULATIONS DE CELLULES SOUCHES NEURALES EMBRYONNAIRES – STEMDYN

Le néocortex, siège des fonctions cognitives complexes est composé de différents sous-types de neurones de projection ayant une identité moléculaire, une morphologie et des connections neuronales particulières. Ces différents sous-types neuronaux sont produits séquentiellement au cours du développement embryonnaire à partir de progéniteurs neuraux (NP). Au cours de cette séquence développementale, il existe une corrélation stricte entre la temporalité de production, l’identité et le positionnement des neurones dans la structure finale. Ainsi les neurones produits tôt sont localisés dans les couches profondes du cortex alors que les neurones produits plus tardivement forment les couches superficielles.
La compréhension des mécanismes qui contrôlent cette séquence développementale à l’échelle de la cellule et des populations cellulaires du neocortex est un enjeu majeur de la recherche en neurobiologie. Des études génétiques récentes ont montré que les neurones exercent un rétrocontrôle sur les NP, qui modifie leur programme de différentiation et contribue ainsi à réguler la production neuronale globale. La production séquentielle de neurones de projection pourrait donc être contrôlée par l’intégration de signaux extrinsèques et de programmes intrinsèques aux NP. En outre, nos travaux récents indiquent que la communication locale entre NP, via la voie de signalisation Eph :ephrin, joue un rôle essentiel dans la régulation de la différentiation des NP du neocortex. Enfin, nos résultats préliminaires indiquent que la perte d’un membre de la famille des ephrinBs entraîne une diminution importante du nombre de neurones des couches superficielles, sans affecter les neurones des couches profondes.
L’objectif de notre projet est de caractériser le rôle de la voie de signalisation Eph:ephrin dans les NP et dans la production séquentielle des neurones de projection du néocortex. Notre stratégie est d’analyser cette voie de signalisation au niveau des populations cellulaires, des interactions cellulaires entre cellules uniques et des réseaux de gènes au cours du développement du néocortex.
Nous utiliserons comme paradigme la production de deux types de neurones de projection (neurones des couches profondes Tbr1+ et neurones des couches superficielles Satb2+) à partir de deux populations de progéniteurs du néocortex (progéniteurs apicaux Pax6+ et progéniteurs basaux Tbr2+). Nous analyserons et modéliserons l’évolution de ces 4 populations de cellules à 4 stades développementaux, dans des embryons contrôles et des embryons mutants pour Eph/ephrin. Nous réaliserons des analyses multiclonales en mettant à profit la technologie brainbow pour disséquer les rôles intrinsèques et extrinsèques des Eph:ephrin, et générerons un nouvel outil moléculaire rapportant l’activité de la voie de signalisation in vivo. Enfin, nous utiliserons des approches transcriptomiques à grande échelle pour identifier les programmes transcriptionnels et les gènes cibles de la voie de signalisation Eph:ephrin dans les NP. Les données collectées à l’échelle cellulaire et moléculaire seront, à terme, intégrées dans le modèle qui en retour, permettra de sélectionner des fenêtres temporelles optimales pour questionner le rôle de gènes candidats dans la production des neurones de projection.
A l’issu de notre projet, des mécanismes fondamentaux de communication cellulaire qui gouvernent le déploiement séquentiel d’identités neuronales à partir d’une cellule progénitrice seront mis en lumière, de nouveaux outils moléculaires pour l’analyse de la signalisation Eph:ephrin seront développés, et de jeunes scientifiques seront formés à des approches multidisciplinaires.