Association métabolisme/cognition : nouvelles voies de régulation impliquant les neurones GABAergiques – METACOGNITION

Pour comprendre ces mécanismes, notre point d'entrée sera notre récente découverte selon laquelle l'expression des deux facteurs de transcription, Dlx5 et Dlx6, dans les neurones GABAergiques régule à la fois le métabolisme et le comportement. En combinant des approches comportementales, métaboliques et protéomiques après une suppression ou une surexpression ciblée de Dlx5 / 6 dans des régions spécifiques du cerveau de souris, METACOGNITION vise à mieux comprendre les liens entre les régulations neuronales hypothalamique, cognitive et enrichissante. Nos nouvelles souris mutantes conditionnelles permettront de moduler l'expression de Dlx5 et Dlx6 dans tous les neurones GABAergiques ou dans des populations neuronales hypothalamiques et corticales spécifiques essentielles au contrôle du comportement alimentaire. Pour ce faire, nous utiliserons une combinaison d'approches génétiques et virales. Le phénotypage métabolique et comportemental sera effectué sur nos plateformes dédiées.
Pour comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels Dlx5 affecte les processus physiologiques, nous déterminerons la composition de complexes protéiques impliquant Dlx5 et sa protéine associée, MAGED1. À cette fin, nous utiliserons une combinaison d'immunoprécipitation, de spectroscopie de masse et de mutagenèse ciblée pour analyser la formation de complexes protéiques spécifiques à une région et proposer des mécanismes de régulation possibles impliquant Dlx5 dans l'hypothalamus et dans les régions corticales. Ces nouvelles connaissances permettront d'identifier de nouvelles interactions protéine / protéine qui pourraient devenir des cibles pour la conception de médicaments avec des applications potentielles pour des maladies telles que la schizophrénie, le syndrome de Prader-Willi et d'autres troubles de l'alimentation.

Au cours de cette première période, nous avons analysé nos souris Vgat?Dlx5-6 nouvellement générées, dans lesquelles Dlx5 et Dlx6 sont inactivés simultanément dans tous les interneurones GABAergiques. Les souris Vgat?Dlx5-6 présentent un comportement suggérant une réduction de l'anxiété et des activités obsessionnelles-compulsives, ainsi qu'un moindre intérêt pour la construction de nids. Les animaux Vgat?Dlx5-6 âgés de 20 mois ont la même taille que leurs compagnons de portée normaux, mais présentent une réduction de poids de 25% associée à une diminution marquée du tissu adipeux blanc et brun. Une observation totalement inattendue et nouvelle est que les souris Vgat?Dlx5-6 / + et Vgat?Dlx5-6 présentent une survie médiane plus longue de 33%. Les caractéristiques du vieillissement biologique, telles que la motilité, l'adiposité et l'état du pelage, sont améliorées chez les animaux mutants. Nos données impliquent que les interneureurones GABAergiques peuvent
réguler la santé et la durée de vie à travers des mécanismes dépendants de Dlx5 / 6. Ces découvertes sont l’objet de l’article «L’expression de Dlx5 et Dlx6 dans les neurones GABAergiques contrôlant le comportement, le métabolisme, le vieillissement en bonne santé et la durée de vie», qui a été accepté pour publication dans la revue «Aging», l’une des principales revues du domaine. Ce document est le produit de l’activité combinée des groupes participant à METACOGNITION. Les nouvelles découvertes du document fournissent un point de départ pour comprendre les processus par lesquels le cerveau affecte l'homéostasie du corps et, en fin de compte, la longévité et le vieillissement en bonne santé.

Avec une modification génétique faite exclusivement dans une classe de neurones on a prolongé la vie en bonne santé de souris de 30%. Cette observation pourrait avoir des implications pour comprendre le contrôle de la durée de vie de l'homme.
Dans la deuxième partie de la subvention, nous terminerons l’analyse des nouvelles colonies de souris et les résultats de notre analyse préliminaire.
L’administration de la cré-recombinase virale dans le cortex cérébral permettra de mieux comprendre les effets cognitifs de Dlx5 / 6 dans les neurones GABAergiques. Nous disposons déjà de données préliminaires montrant une réduction des neurones de la parvalbumine dans le cortex préfrontal après l’inactivation de Dlx5 / 6.
Une analyse RNAseq unicellulaire est en cours pour définir avec précision les modifications moléculaires induites par l'inactivation de Dlx5 / 6 dans les neurones GABAergiques. Cette analyse sera certainement terminée avant la fin du projet. Les premières données sont présentées dans le document commun publié.

Revues à comité de lecture

1: Camille de Lombares, Eglantine Heude , Gladys Alfama, Anastasia Fontaine, 4Rim Hassouna, Cécile Vernochet, Fabrice de Chaumont, Christophe Olivo-Marin, Elodie Ey, Sébastien Parnaudeau, François Tronche, Thomas Bourgeron, Serge Luquet, Giovanni Levi, Nicola Narboux-Nême
Dlx5 and Dlx6 expression in GABAergic neurons controls behavior, metabolism, healthy aging and lifespan
Aging Accepted for publication

2: Narboux-Neme N, Ekker M, Levi G, Heude E. Posterior axis formation requires Dlx5/Dlx6 expression at the neural plate border. PLoS One. 2019 Mar 19;14(3):e0214063. doi: 10.1371/journal.pone.0214063. eCollection 2019. PubMed PMID: 30889190; PubMed Central PMCID: PMC6424422.

3: Shimizu M, Narboux-Nême N, Gitton Y, de Lombares C, Fontaine A, Alfama G, Kitazawa T, Kawamura Y, Heude E, Marshall L, Higashiyama H, Wada Y, Kurihara Y, Kurihara H, Levi G. Probing the origin of matching functional jaws: roles of Dlx5/6 in cranial neural crest cells. Sci Rep. 2018 Oct 8;8(1):14975.

Communications Internationales

1: Postnatal cellular and behavioral effects of Dlx5/6 homozygous deletion from GABAergic interneurons. - Giovanni Levi, Camille de Lombares, Zakaria Maakoul, and Nicolas Narboux-Nême - Cold Spring Harbor Laboratory NY – USA 83rd Symposium: Brains & Behavior: Order & Disorder in the Nervous System


2: Behavioral functions affected by dlx5 and dlx6: possible implications for psychiatric disorders and for the origin of human cognition. - Camille de Lombares, Stephane Peyregne, Nicolas Narboux-Nême and Giovanni Levi - Cold Spring Harbor Laboratory NY – USA 83rd Symposium: Brains & Behavior: Order & Disorder in the Nervous System

Communications Nationales

1. Congres NeuroFrance 2019 22-24 mai Marseille titre : «Behavioural and metabolic consequences of Dlx5 and Dlx6 inactivation in GABAergic neurons.« Nicolas Narboux-Nême, Camille de Lombares, Eglantine Heude et Giovanni Levi

Les troubles psychiatriques et métaboliques présentent une forte co-morbidité, ce qui suggère que l'étiologie des deux troubles dépend de mécanismes physiologiques communs. L'existence des processus de régulation génétique et moléculaire partagés est renforcée par le fait que plusieurs maladies génétiques, telles que le syndrome de Prader-Willi, présentent à la fois des dysfonctionnements métaboliques et des déficiences cognitives. Des résultats récents démontrent le rôle central du dialogue cortico-hypothalamique dans le contrôle de l'homéostasie énergétique. Cependant, les mécanismes pathophysiologiques moléculaires et cellulaires liant métabolisme et cognition sont encore mal compris.
Pour comprendre ces mécanismes, notre point d'entrée sera notre découverte récente que l'expression des deux facteurs de transcription Dlx5 et Dlx6 dans les neurones GABAergiques régule le métabolisme et le comportement. En combinant des études comportementales, métaboliques et protéomiques après l’inactivation ou la surexpression ciblée de Dlx5/6 dans des régions précises du cerveau de souris, METACOGNITION vise à mieux comprendre les liens entre les régulations neuronales hypothalamiques, cognitives et de récompense. Nos nouvelles souris porteuses de modifications conditionnelles permettront de moduler l'expression de Dlx5 et Dlx6 dans tous les neurones GABAergiques ou dans des populations neuronales hypothalamiques et corticales essentielles au contrôle du comportement alimentaire. À cette fin, nous utiliserons une combinaison d'approches génétiques et virales par stéréotaxie. Le phénotypage métabolique et comportemental sera effectué dans nos plates-formes dédiées.
Pour comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels Dlx5 agit sur les processus physiologiques, nous déterminerons la composition des complexes protéiques impliquant Dlx5 et sa protéine associée MAGED1. À cette fin, nous allons utiliser une combinaison d'immunoprécipitation, de spectroscopie de masse et de mutagenèse ciblée pour analyser la formation de complexes protéiques et proposer des mécanismes de régulation impliquant Dlx5 dans l'hypothalamus et dans le cortex. Ces découvertes permettront d'identifier de nouvelles interactions protéines/protéines qui pourraient devenir des cibles pour la conception de médicaments avec des applications potentielles pour des maladies telles que la schizophrénie, le syndrome de Prader-Willi et d'autres troubles alimentaires.