Interactions entre les cellules souches neurales et leur niche lors de la neurogenèse chez la drosophile – NeuraSteNic

Le cerveau est plastique tout au long de la vie. Il est capable d’intégrer des signaux intrinsèques, développementaux et physiologiques, ainsi que des changements extrinsèques et environnementaux. L’intégration de ces différentes informations engendre un large spectre d’effets positifs ou négatifs aux niveaux neurologiques, cognitifs ou mentaux. L'existence d'une telle plasticité et la possibilité de la diriger sont très prometteuses pour la santé et le traitement des maladies cérébrales. En comprendre les mécanismes cellulaires est une condition préalable pour identifier les paramètres à manipuler dans un but thérapeutique.
Les cellules souches nerveuses sont des acteurs clés de la plasticité cérébrale. Elles sont en charge de la neurogenèse, du développement à l'âge adulte, et peuvent produire de nouvelles cellules, menant le cerveau soit à acquérir de nouvelles fonctions soit à remplacer les fonctions perdues. Les cellules souches se trouvent dans un microenvironnement cellulaire sur mesure, ou niche. La niche doit adapter ses fonctions pour transmettre l'impact des signaux locaux et externes sur les cellules souches, qui en retour peuvent la modifier à leurs besoins. La nature et l’ampleur de ces interactions en conditions physiologiques, ainsi que leur remodelage lors de pathologies, restent mal compris.
Les progrès sur ces questions fondamentales sont rendus difficiles par la complexité de la niche vertébrée ainsi que par un accès délicat à un cerveau vivant entier. Nous proposons de déchiffrer les mécanismes centraux sous-tendant les interactions entre cellules souches nerveuses et niche en utilisant un modèle génétique puissant, la drosophile. Bien qu’étant un modèle plus simple offrant une approche in vivo complète, la niche de la drosophile comprend des acteurs principaux de la niche vertébrée, tels que la glie et la barrière hémato-encéphalique. Ses cellules souches s’auto-renouvellent, et peuvent se réactiver d’un état de dormance pour proliférer.
Nous avons montré précédemment que, dans le cerveau post-embryonnaire larvaire, une population gliale spécifique est capable de remodeler sa structure en réponse à la réactivation des cellules souches. Cette adaptation est à son tour indispensable au maintien de la neurogenèse. Ceci est un paradigme de la façon dont les cellules souches nerveuses et les niches gliales se modulent dans des conditions physiologiques.
Nous voulons identifier la nature de cette communication, ainsi que les mécanismes et l’importance d’un tel remodelage pour la fonction des cellules souches lors d’une neurogenèse normale. A cet effet, nous caractériserons en premier l’achitecture précise des cellules gliales autour des cellules souches. Nous utiliserons aussi une approche transcriptionnelle, suivie d'un crible génétique ciblé, afin d’identifier des acteurs moléculaires
En parallèle, nous voulons aussi étudier à quel point les interactions entre les cellules souches nerveuses et leur niche se remodèlent au cours d’une aggression externe telle qu’une infection. Ce projet est novateur, et il n'y a jusqu'à présent aucun modèle d'infection du cerveau chez la drosophile. Des résultats préliminaires prometteurs ont identifié un pathogène humain capable d’infecter le cerveau de la drosophile en conditions ex vivo et in vivo. De plus, une telle infection se traduit par des altérations morphologiques des cellules souches et des cellules gliales. Nous souhaitons maintenant analyser en profondeur les événements déclenchés dans la niche suite à l’infection, incluant changements morphologiques et fonctionnels ainsi que marqueurs d’inflammation.
Notre projet étudie la dynamique des interactions entre les cellules souches nerveuses et leur niche chez la drosophile, lors de la croissance physiologique et lors d’une infection. Ces approches complémentaires permettront une meilleure connaissance des mécanismes cellulaires sous-tendant la plasticité cérébrale dans la santé et les maladies.