Expression et fonction des VEGFRs (Vascular Endothelial Growth Factor Receptors) dans la biologie des cellules neurales du SNC: aspects développementaux et physiologiques; potentielles utilisations pour la réparation tissulaire – Angioneurins

Nous utilisons une approche génétique moléculaire chez la souris pour surexprimer ou réprimer les VEGF et VEGFRs, sélectivement dans les cellules vasculaires, neuronales et gliales. L’analyse histologique (partenaires 1 et 2), electrophysiologique (partenaire 3) comportementale (partenaire 1) des souris mutantes doit permettre de comprendre les fonctions de ces molécules dans chaque population cellulaire et dans les interactions neurovasculaires. Nous élargissons nos études au modèle humain pour déterminer la nature et l’importance des effets provoqués par la manipulation de ces signaux dans le système nerveux central.

JLT : Nous avons confirmé l’expression de Vegfr3 dans les diverses populations de cellules souches neurales de l’adulte (sous-ventriculaires, hippocampiques, olfactives) chez la souris et dans les cellules souches neurales dérivées des cellules souches embryonnaires humaines.
Nous avons généré des souris a mutation inductible de Vegfr3 dans les cellules gliales, vasculaires et neuronales.
Nous avons mis en évidence une co-régulation des voies de signalisation Notch et Vegfr3 dans les cellules de la niche sous-ventriculaire chez la souris.
Nos données préliminaires indiquent que la signalisation VEGFR3 a un rôle trophique régulateur de l’activité mitotique dans les cellules souches neurales adultes de la souris.
FM : Nous avons identifié des molécules de signalisation activées en aval de VEGFR2 lors de la croissance des axones dans le système nerveux central. Il s’agit de protéines agissant sur la stabilité du cytosquelette microtubulaire et de protéines régulant la transcription. Ces données suggèrent des événements locaux et longue distance/nucléaires dans le contrôle de la croissance axonale.
Nous réalisons une caractérisation des populations neuronales et des faisceaux d’axones qui expriment VEGFR3.
SC : Nous avons analysé les caractéristiques membranaires intrinsèques et synaptiques des cellules du bulbe olfactif exprimant le récepteur VEGFR3. Il s’agit de cellules touffues externes et de petites cellules périglomérulaires, glutamatergiques et directement contactées par les neurones sensoriels olfactifs.

Ces données conduisent a s’interroger sur l’innocuité pour le système nerveux central des traitement anti-tumoraux bloquant les signalisations VEGF/VEGFR. Elles confirment l’intérêt des molécules VEGF/VEGFR pour stimuler la neurogenèse cérébrale et suggèrent qu’elles pourraient avoir une application dans le contexte des pathologies neurologiques des prématurés et de la régression des fonctions cognitives liées au vieillissement.

JLT : 2 original papers (Genes and Dev ; Circ. Res.) + 1 review (Cold Spring Harb Perspect Med, doi: 10.1101/ cshperspect.a006551)
JLT et FM : Multiple author review ‘Neurobiology of Vascular Growth Factors and Receptors’, Cellular and Molecular Life Science (parution 2013)

Nos études concernent les molécules de signalisation communes au système nerveux et au système vasculaire. Le programme scientifique de ce projet porte sur les cellules du système nerveux central (SNC) exprimant des récepteurs aux facteurs de croissance vasculaire de la famille des VEGFRs (Vascular Endothelial Growth Factor Receptors). Son objectif est de déterminer quelle(s) fonction(s) assure(nt) ces récepteurs lors des différentes étapes du développement du SNC. Son programme est d’analyser le patron d’expression, les mécanismes moléculaires d’action et le rôle physiologique de ces récepteurs.

Ce projet repose sur les données récentes de ses trois partenaires montrant l’expression et/ou la fonction de VEGFR-3 dans les cellules souches neurales adultes et certains neurones du bulbe olfactif (Partenaires 1 & 2), et de VEGFR-2 dans certains faisceaux d’axones corticofuges (Partenaire 2). Il prolonge un précédent projet financé par le programme ANR Neuroscience 2006, et conduit par le Partenaire 1 sur les interactions cellulaires et moléculaires entre précurseurs neuraux et vaisseaux sanguins dans le SNC.

Nous allons utiliser des lignées de souris transgéniques que nous produisons, pour voir et manipuler les cellules neurales et les axones exprimant les VEGFRs, pour enregistrer et induire leur activité physiologique, pour bloquer la fonction des VEGFRs dans ces cellules. Les recherches seront ciblées sur un nombre limité de systèmes expérimentaux où VEGFR-2 et/ou VEGFR-3 sont exprimés : les cellules souches neurales du cerveau adulte, les faisceaux axonaux corticofuges et réticulo-spinaux, et cellules touffues externes (ET) du bulbe olfactif. Afin d’obtenir une vision globale de l’expression et de la fonction des VEGFRs dans ces systèmes, nous allons utiliser une variété d’approches expérimentales comme l’imagerie dynamique et tri-dimentionnelle, les analyses biochimiques et transcriptomiques, les enregistrements électrophysiologiques intra-cellulaires couplés à l’imagerie biphotonique, les stimulations olfactives et les études comportementales.


Les retombées attendues de ce projet sont la cartographie des cellules et des réseaux de fibres axonales exprimant VEGFR-3, l’identification de protéines et de gènes sous le contrôle de l’activation de VEGFR-2 et VEGFR-3 dans les cellules souches neurales et les axones en croissance, une caractérisation neuroanatomique et fonctionnelle des cellules touffues externes olfactives exprimant VEGFR-3. Ce projet mettra par ailleurs de nouveaux modéles génétiques murins à la disposition de la communauté scientifique pour l’étude fonctionnelle des cellules nerveuses, mais aussi endothéliales, exprimant Vegfr3. Les résultats obtenus doivent rendre possibles des recherches ultérieures, encore plus intégratives, sur l’expression et la fonction de VEGFR-2/3, notamment pour comprendre les mécanismes génétiques spécifiques de leur expression dans le SNC, et leur implication dans la physiologie et les pathologies cérébrales.

En conclusion, il s’agit d’un projet original car les fonctions neurobiologiques des VEGFRs restent à découvrir et que l’approche expérimentale est variée, détaillée et innovante. Ce programme vise à intégrer des données d’expression et de fonction qu’il est important de considérer car, si les VEGFRs se confirment comme des régulateurs majeurs dans les cellules souches neurales et les axones en croissance, ils constituent des cibles potentielles prioritaires pour les thérapies anti-tumorales. Enfin ce projet est ambitieux car il cherche à dégager une vue globale de la fonction des VEGFRs au cours du développement neural, de la cellule souche au neurone mature.