Rôle du cycle cellulaire dans le contrôle de la neurogenèse embryonnaire et chez l'adulte : fonction de la phosphatase CDC25B

Role of the cell cycle in the control of embryonic and adult neurogenesis : function and regulation of the CDC25B phosphatase

• Auteur / Autrice : Timothé Escudé
• Direction : Fabienne Pituello, Claire Rampon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Gènes, cellules et développement
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphatases

Développement neurologique

Cycle cellulaire

Mots clés libres

Phosphatase CDC25B

Sonic Hedgehog

Neurogenèse embryonnaire

Cinétique du cycle cellulaire

Transcription

Tube neural

Neurogenèse hippocampique adulte

Résumé

Au cours de la neurogenèse embryonnaire, les neurones sont générés à partir des progéniteurs neuraux du tube neural. Ces progéniteurs prolifèrent, acquièrent un destin de soustype neuronal et se différencient en neurones sous l'action de voies de signalisation, notamment celle de Sonic Hedgehog/Gli (Shh/Gli). Notre équipe a identifié la phosphatase CDC25B, régulateur de la cinétique du cycle cellulaire, comme positivement contrôlée par la voie Shh/Gli au niveau transcriptionnel. La première partie de mes travaux a visé à : (1) définir la relevance fonctionnelle de l'induction de CDC25B par Shh et (2) déterminer si CDC25B est une cible directe de cette voie de signalisation. (1) Dans le tube neural de poulet, la perte de fonction de CDC25B induite par interférence à l'ARN s'accompagne d'un défaut de production neuronale : les progéniteurs neuraux restent de façon inappropriée indifférenciés dans le cycle cellulaire inhibant leur différenciation neuronale. J'ai analysé la cinétique du cycle cellulaire de ces progéniteurs neuraux et déterminé que la perte de fonction de CDC25B affecte spécifiquement la durée de la phase G2. Nous proposons que CDC25B ait deux fonctions au cours de la neurogenèse embryonnaire: il modifie la cinétique du cycle cellulaire des progéniteurs neuraux et contrôle la production neuronale. (2) Concernant la régulation de l'expression de CDC25B, j'ai réalisé une analyse de promotologie et caractérisé un motif cisrégulateur nécessaire et suffisant pour répondre à un gain de fonction de la voie Shh/Gli. Ce motif est localisé dans l'intron 1 du gène CDC25B de souris et contient trois sites potentiels de fixation aux protéines Gli qui agissent en synergie pour assurer la réponse à Gli. Ce motif contient un site de fixation aux protéines LefTCF, effecteurs de la voie Wnt et j'ai montré que CDC25B répondait négativement à une modulation de l'activité de cette voie. Mes données indiquent enfin que mIntron1 se comporte comme un modulateur positif de l'expression cycle-cellulaire dépendante de CDC25B. Ces données renforcent l'idée que CDC25B est une cible directe de la voie Shh/Gli et potentiellement de la voie Wnt. La neurogenèse n'est pas restreinte à l'embryon et a lieu dans l'hippocampe de souris adulte, région du cerveau où CDC25B s'exprime. La genèse de ces neurones est liée aux processus d'apprentissage et de mémoire. La deuxième partie de mon projet a concerné l'étude de la fonction de CDC25B au cours de la neurogenèse adulte. Nous avons obtenu un mutant murin conditionnel de CDC25B. Après validation de la perte de fonction, j'ai réalisé une analyse comportementale sur ces souris qui révèle que la perte de fonction de CDC25B (1) n'affecte pas leurs capacités motrices ou sensorielles mais (2) altère les performances mnésiques des souris soumises à un test hippocampo-dépendant de localisation d'objets.

During embryonic neurogenesis, neurons are generated from neural progenitors located in the neural tube. These progenitors proliferate, are fated to differentiate into a specific subtype of neurons and initiate their differentiation under the control of signalling pathways such as Sonic Hedgehog/Gli (Shh/Gli). Our team has shown that a regulator of the cell cycle kinetics, the CDC25B phosphatase, is transcriptionally upregulated by the Shh pathway. The first part of my PhD project consisted in (1) defining the functional relevance of the Shh-dependant upregulation of CDC25B and (2) determining if CDC25B is a direct target of this pathway. (1) Downregulating CDC25B in the chicken neural tube using RNA interference causes a reduction in neuron production that is due to the maintenance of proliferating neural progenitors in an undifferentiated state. I analysed the kinetics of the cell cycle of these neural progenitors and determined that CDC25B loss-of-function specifically affects the G2 phase duration. We propose that CDC25B has two functions: to modify the cell cycle kinetics and to control neuronal production. (2) Concerning the regulation of CDC25B expression, I identified and characterized a cis-regulatory element necessary and sufficient to respond to a gain of function of the Shh/Gli pathway. This element is localized in the first intron of the murine CDC25B gene and contains three potential binding sites for the Gli proteins, transcriptional effectors of the Shh pathway that act in cooperation to respond to Gli. This element also contains a binding site for LefTCF, effectors of the Wnt pathway, and I showed that CDC25B negatively responds to a modulation of the Wnt pathway activity. My data indicate that mIntron1 acts as a positive modulator of the cell cycle-dependant expression of CDC25B. These data reinforce our hypothesis that CDC25B is a direct target of Shh/Gli pathway. Neurogenesis is not restricted to embryonic life and takes place in the hippocampus of adult mouse, where CDC25B is expressed. The neurogenesis in this region is related to learning and memory processes. The second part of my PhD project concerned the function of CDC25B during adult neurogenesis. We obtained a conditional mutant mouse for CDC25B and by means of behavioural studies, I showed that CDC25B loss-of-function (1) doesn't affect sensory skills and motility but (2) alters the mnesic performances of mice submitted to a hippocampo-dependant task of object location.