Caractérisation moléculaire et morphologique des neurones contactant le liquide céphalorachidien de la moelle épinière

Molecular and morphological analysis and spinal cerebrospinal fluid-contacting neurons

• Auteur / Autrice : Lydia Djenoune
• Direction : Hervé Tostivint, Claire Wyart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Dufour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Rétaux, Alan Roberts
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas David, Jean-Philippe Hugnot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moelle épinière

Neurones

Liquide cérébro-spinal

Résumé

Le liquide céphalorachidien (LCR) enveloppe l’intégralité du système nerveux central (SNC). Il assure le transport d’éléments permettant la modulation de l’activité du SNC. Ce phénomène suggère que des signaux du LCR pourraient agir sur des neurones du SNC via des cellules réceptrices bordantes. Dans la moelle épinière, les neurones candidats à cette fonction intégratrice sont les neurones contactant le liquide céphalorachidien (NcLCRs). L’extension apicale caractéristique des NcLCRs contient des microvillosités baignant dans le LCR suggérant des fonctions sensorielles et/ou sécrétrices. La description des NcLCRs dans plus de 200 vertébrés suggère une fonction majeure. Cependant, le manque de marqueurs spécifiques et la difficulté d’accéder aux NcLCRs ont ralenti l’étude de leur physiologie. Nos travaux ont permis l’identification de PKD2L1, un canal transient receptor potential, comme marqueur spécifique des NcLCRs médullaires du poisson-zèbre, de la souris et du macaque. Après avoir généré des lignées transgéniques de poisson-zèbre spécifiques des NcLCRs en clonant un promoteur minimal de pkd2l1, nous avons décrit l’hétérogénéité moléculaire et morphologique des NcLCRs tout comme leur niveau élevé d’activité calcique spontanée chez l’embryon restreinte aux NcLCRs ventraux. En générant des mutants de pkd2l1, nous avons montré que le canal portait cette activité aux stades précoces du développement et testé le rôle de cette activité dans la morphogenèse des NcLCRs. Dans leur ensemble, nos travaux caractérisent un répertoire de marqueurs moléculaires spécifiques ainsi que la morphologie des NcLCRs

The cerebrospinal fluid (CSF) is circulating around the entire central nervous system (CNS). It conveys signals modulating the activity of the nervous system. This phenomenon implies that cues from the CSF could act on neurons of the brain and the spinal cord via bordering receptor cells. In the spinal cord, candidate neurons to allow these functions are the cerebrospinal fluid-contacting neurons (CSF-cNs). The atypical apical bulbous dendritic extension of CSF-cNs bears a cluster of microvilli bathing in the CSF indicating putative sensory or secretory roles. The fact that CSF-cNs have been described in over two hundred vertebrates suggests an important function within the spinal cord. However, the lack of specific markers and the difficulty to access CSF-cNs hampered their physiological investigation. Here we identified PKD2L1, a transient receptor potential channel, as a specific marker of spinal CSF-cNs in zebrafish, mouse and macaque. Next we generated specific transgenic zebrafish lines targeting CSF-cNs by cloning a minimal pkd2l1 promoter. We took advantage of these stable transgenic lines to describe the molecular and morphological heterogeneity of CSF-cNs as well as the striking level of spontaneous embryonic calcium activity restricted to the ventral CSF-cNs. By generating pkd2l1 mutants using TALENs, we showed that pkd2l1 drives spontaneous calcium activity in CSF-cNs at early stages of development and we tested the role of this early activity on CSF-cN morphogenesis. Altogether our work characterized a repertoire of molecular markers and morphology of CSF-cNs by taking advantage of the transparency and genetic accessibility of zebrafish