Analyse tridimensionnelle du développement des systèmes moteur et nerveux périphérique humains – 3D-HUMAN

La prévalence des anomalies congénitales affectant le développement est de plus de 3%. Bien que ces maladies représente un problème majeur en santé publique on connaît peu les bases moléculaires des interactions cellulaires qui assurent le développement et la morphogenèse des tissus humains. C’est aussi le cas des interactions cellulaires tridimensionnelles qui chez l’homme, spécifient le développement des neurones du système nerveux périphérique, et la croissance de leurs axones.
Nous avons récemment développé une méthode permettant de combiner l’immunomarquage d’organes foetaux et embryons humains entiers, la transparisation et l’imagerie 3D par microscopie à feuille de lumière et ainsi étudié l’ontogenèse de divers organes. Le but de ce projet est de constituer un consortium dont les recherches amélioreront les connaissances actuelles du développement du système nerveux périphérique, notamment neuromusculaire, chez l’homme au cours du premier trimestre de la gestation. Ceci nous permettra d'établir une base de données interactive unique pour les neuroscientifiques et les cliniciens. Nous nous focaliserons sur la région céphalique, les membres et certains organes internes, dont le développement est mal connu et améliorerons les méthodes d’imagerie 3D d'organes entiers.
Les techniques existantes d’immunomarquage dans des gros échantillons ne permettent pas d’utiliser de nombreux anticorps simultanément, ce qui est problématique pour des embryons et foetus humains qui sont rares et précieux. C’est pourquoi un de nos objectifs est d’essayer d’améliorer les méthodes de marquage 3D. Nous développerons des approches visant à combiner 8-10 anticorps par échantillon. Nous testerons aussi des marquages avec des anticorps à chaine unique et des nano-anticorps dont la pénétration pourrait être meilleure que celle des anticorps traditionnels et donc mieux adaptée aux organes foetaux ou fœtus âgés de 10 à 15 semaines. En parallèle, nous adapterons des méthodes de d'hybridation in situ en fluorescence par multiplexage à l’analyse 3D des embryons humains, permettant ainsi de valider des données de transcriptomique.
Notre second objectif est de revisiter grâce à l’imagerie 3D le développement embryonnaire des nerfs périphériques, sensitifs, moteurs et autonomes humains et utilisant une large batterie de marqueurs (en grande partie déjà validés) spécifiques des différentes populations. Nous étudierons également le patron d’expression des principales molécules de guidage axonal et de leurs récepteurs dans le système nerveux périphérique.
Un autre objectif est de décrire la diversité, l’organisation topographique et la mise en place des groupes de motoneurones dans la moelle embryonnaire humaine en utilisant un large panel d’anticorps déjà validés. Nous tenterons également de définir la période de mort programmée des motoneurones chez l’embryon humain. Nous cartographierons la mise en place des nerfs moteur en corrélation avec le développement des muscles. Enfin, nous étudierons la mise en place de l’innervation autonome (système végétatif) du pancréas, car des données suggèrent qu’un développement anormal de cette innervation, pourrait favoriser le diabète. Nous comparerons également l’innervation pancréatique d’embryons provenant de femmes maigres ou souffrant d’obésité, qui semble être un facteur de risque du diabète.
La combinaison de ces nouvelles stratégies et méthodes d’imagerie 3D à haute résolution et de protéomique, dédiées à l’étude de l’embryogenèse humaine, nous permettra de répondre à des questions essentielles dans ce domaine, d'ouvrir de nouvelles voies de recherche et à terme de mieux comprendre l'étiologie de certaines maladies neurodéveloppementales et musculaires. Les deux partenaires, le Dr Chédotal (Paris) et le Dr Giacobini (Lille) sont des experts reconnus dans le domaine du développement, qui maitrisent les techniques requises comme le démontrent les publications récentes issues de leur collaboration.