APOPTOSE DISTALE : ETUDE DE LA PROPAGATION RETROGRADE DES SIGNAUX APOPTOTIQUES DANS DES NEURONES DU SNC PAR COMPARTIMENTALISATION EN CHAMBRES DE CULTURE MICROFLUIDIQUES. – Neurfluidique

RESUME PROJET – Contexte scientifique et objectifs
Si l'apoptose neuronale est un signe cardinal des maladies neurodégénératives, de type Alzheimer ou Prions, la destruction cellulaire se produit bien après les troubles cognitifs et comportementaux. L'apoptose comprend une première phase réversible, de latence, qui conduit à la phase d'exécution somatique. Si celle-ci est bien caractérisée, la dégénérescence précoce des axones et dendrites, qui sous-tendent les dysfonctionnements synaptiques, l'est moins, en particulier dans le système nerveux central.
Le but de ce projet, appliquant les récents développements de la physique microfluidique aux besoins de cette problématique neurobiologique, est d'étudier les mécanismes de ces modifications précoces, à l'aide de nouvelles chambres microfluidiques de culture cellulaire. Celles-ci permettront de séparer les compartiments neuronaux et d'appliquer localement des stimuli pro-apoptotiques sur les portions distales afin déterminer leur causalité éventuelle dans l'apoptose somatique.

RESUME PROJET – Description
Les mécanismes moléculaires sous-tendant les phénomènes de dégénérescence axonale observés dans les pathologies neurodégénératives du SNC sont encore mal connus. Des travaux sur la dégénérescence axonale dite « wallérienne », consécutive à une axotomie (SNP), ont montré qu'il pourrait exister deux programmes apoptotiques distincts, l'un, l'apoptose neuronale classique, contrôlant la survie cellulaire globale et l'autre, encore inconnu, l'intégrité axonale.
Dans le cadre de ces maladies neurodégénératives, nous faisons l'hypothèse que l'application distale de stimuli pro-apoptotiques, au niveau synaptique, induit la propagation rétrograde de signaux aboutissant à la dégénérescence du corps cellulaire, et que les conditions de cette propagation varient selon l'état de stress du soma neuronal.
Pour la tester, nous adapterons de nouveaux systèmes de chambres de cultures dites « microfluidiques » aux exigences de la culture primaire de neurones, pour obtenir une compartimentalisation efficace des axones, dendrites et somas neuronaux.
Ainsi, nous étudierons: 1) les conséquences d'un stress localisé au niveau distal sur l'enclenchement et le déroulement de l'apoptose et 2) les effecteurs moléculaires précoces responsables de la transduction du signal de dégénérescence vers le soma. La spécificité des mécanismes sera vérifiée par l'utilisation de trois types de stimuli: inducteurs génériques (radicaux libres, staurosporine), peptides beta-amyloïdes et infection par des agents rétrogrades, les prions.
Ce projet interdisciplinaire, fait intervenir des biologistes, les uns, spécialisés dans l'étude des mécanismes de transduction du signal dans l'apoptose neuronale in vitro, et les autres s'intéressant aux conséquences de la propagation des prions, agents protéiques neurotropes, et des physiciens illustrés dans le développement d'outils d'analyse de pointe de type lab-on-chip et de contrôle de microflux.

RESUME PROJET – Resultats attendus
L'analyse des conséquences et de la propagation de stress pro-apoptotiques distaux sera faite, d'une part, par les techniques d'imagerie cellulaire statique et dynamique. Celles-ci permettront de mettre en évidence les modifications du cytosquelette (tubulines, neurofilaments, Maps) et la translocation et/ou l'activation de molécules associées à la fragmentation neuritique (MAPKs, JNK, caspases) ainsi que la cinétique des modifications morphologiques (GFP) et physiologiques (traceurs rétrogrades, mitochondriaux). Ces résultats seront complétés par les techniques d'analyse biochimiques adaptées aux contenus des compartiments somatiques et axonaux. Enfin, la perfusion contrôlée d'inhibiteurs spécifiques des voies de signalisation identifiées (caspases, JNKs,..) permettra d'analyser leurs contributions respectives.
Ainsi, l'élucidation d'évènements moléculaires précoces devrait permettre, à terme, d'identifier des inhibiteurs de la phase critique, enc