Projet ANR-12-BSV4-0004 – HOMEOSTEM : Contrôle moléculaire et cellulaire de l’homéostasie des zones germinatives dans le télencéphale adulte chez le poisson zébré
Programme : Blanc - SVSE 4 - Neurosciences (Blanc SVSE 4)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Laure BALLY CUIF (Laboratoire de Neurobiologie et Développement CNRS UPR3294)
Partenaires : Institut des Neurosciences Paris Saclay
Montant : 327218.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Maintenir des cellules souches neurales dans le cerveau adulteNous utilisons un poisson modèle, le Danio, qui conserve à l’âge adulte beaucoup plus de cellules souches neurales actives que les mammifères, pour comprendre les mécanismes de maintien et de recrutement de ces cellules dans le cerveau mature et leur orientation vers la formation de nouveaux neurones.
Analyse des mécanismes moléculaires maintenant les cellules souches neurales dans le cerveau antérieurLe cerveau adulte des mammifères (incluant l’homme) conserve à l’âge adulte une capacité de réparation et de renouvellement minimale, expliquée en partie par la perte ou la suppression d’activité de la majorité des cellules progénitrices neurales au cours de la vie. Certains vertébrés, dont les poissons, maintiennent au contraire une importante population de cellules souches actives dans leur cerveau adulte, en lien avec la production continue de nouveaux neurones et une importante capacité de régénération. Les mécanismes moléculaires et cellulaires à l’origine de ces différences entre espèces sont très mal connus, alors qu’ils pourraient potentiellement nous éclairer sur la façon de manipuler les cellules souches neurales de mammifères pour les préserver ou les réactiver. Dans ce cadre, notre projet vise à disséquer les mécanismes qui sous-tendent la persistance des cellules souches neurales dans le cerveau du Danio. Le Danio est un poisson téléostéen modèle très utilisé en génétique et recherche biomédicale car, appartenant à la classe des Vertébrés, son génome et sa physiologie sont par ailleurs très semblables à ceux des mammifères.
Manipulation in vivo de voies moléculaires candidates et imagerie des cellules souches en temps réelSur la base d’analyses d’activité de gènes candidats dans les cellules neurales adultes de Danio, nous avons sélectionné une cascade moléculaire prometteuse, appelée voie de signalisation Notch. Nous perturbons cette voie chez le poisson adulte à l’aide d’inhibiteurs et d’activateurs chimiques ou génétiques afin de tester son implication dans le maintien et le recrutement, ou au contraire la mort ou l’inhibition des cellules souches neurales. Nous combinons ces approches avec de l’imagerie en temps réel afin de suivre le comportement des cellules souches neurales manipulées.
Résumé de la soumission : Les neurones produits à partir des zones germinatives du cerveau adulte jouent un rôle modulateur crucial dans les processus cognitifs et émotionnels chez les vertébrés. L’homéostasie de ces zones germinatives peut cependant être altérée dans des conditions pathologiques avec des conséquences désastreuses : par exemple, les zones germinatives deviennent très réduites au cours du vieillissement, et peuvent servir de cellules sources à des processus tumoraux. Le but de ce projet est d’apporter des informations sur les processus moléculaires et cellulaires qui contrôlent l’équilibre les zones germinatives au cours de la vie adulte. Nous utiliserons comme modèle animal le poisson téléostéen Danio rerio (zebrafish), qui maintient de nombreuses niches actives de cellules souches neurales cérébrales à l’âge adulte. Nous centrerons notre analyse sur le télencéphale dorsal (pallium), où ces cellules souches ont été le mieux caractérisées. Nous combinerons des approches moléculaires et cellulaires et des analyses de pointe par imagerie en temps réel ex vivo ou in vivo pour révéler les mécanismes d’homéostasie à l’échelle de la cellule unique et de la population. Nous étudierons en particulier la voie de signalisation Notch, que nous avons récemment identifiée comme un régulateur majeur de l’homéostasie des populations souches neurales dans le cerveau adulte, en particulier par une action nouvelle sur la prolifération cellulaire. Nos résultats préliminaires suggèrent que des interactions clé prennent place entre progéniteurs au sein d’un pool germinatif pour contrôler le maintien, l’amplification ou la déplétion des cellules souches neurales. Notre projet testera directement cette hypothèse et pourrait conduire à un nouveau concept de « zones germinatives auto-régulées » dans le cerveau adulte des vertébrés.
Résultats : Nos premiers résultats marquants ont été la démonstration qu’une inhibition de la voie de signalisation Notch sur de longues durées (plusieurs semaines) conduit à une amplification massive avec perte d’homéostasie de la population de cellules souches neurales dans le cerveau adulte de Danio. A l’aide d’outils génétiques, dont un mutant généré pour le projet, nous avons plus spécifiquement identifié le récepteur Notch impliqué : il s’agit du récepteur Notch3, qui est également important pour le maintien des cellules souches du muscle chez la souris.  Nous continuons l’analyse en recherchant les cibles moléculaires de Notch3.
Perspectives : La perspective finale du projet est l’identification du réseau génique impliquant Notch3 et contrôlant le maintien et le recrutement des cellules souches neurales, ainsi que la compréhension de sa fonction cellulaire spécifique (contrôle de la fréquence de divisions cellulaires, protection contre la mort, maintien du caractère progéniteur et inhibition de la différenciation…).
Publications et brevets : RAS