Contrôle moléculaire de la neurogenèse postnatale chez la souris : étude du rôle du facteur de transcription NeuroD1 dans la différenciation neuronale par une nouvelle approche in vivo

An in vivo study of the molecular control of postnatal neurogenesis in the mouse forebrain : implication of the transcription factor NeuroD1 in the neuronal differentiation

• Auteur / Autrice : Camille Boutin
• Direction : Harold Cremer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurones

Cerveau

Cellules souches

Développement neurologique

Résumé

Une neurogenèse fournissant des interneurones au bulbe olfactif persiste dans le cerveau de la souris tout au long de la vie. Dans ce système, les différentes étapes de la neurogenèse embryonnaire sont récapitulées. La séparation spatiale qui rend accessibles les différentes étapes de la neurogenèse fait de ce modèle un modèle de choix pour étudier le contrôle moléculaire de la neurogenèse. Ainsi, des cribles à grande échelle peuvent être réalisés pour isoler des candidats impliqués dans une étape particulière. Cependant, les approches expérimentales permettant de manipuler le système présentes certaines limites. Au cours de la première partie de ma thèse, j’ai mis au point un protocole d’électroporation permettant le transfert de gène dans le cerveau antérieur de la souris postnatale. Cette méthode permet de manipuler la neurogenèse bulbaire depuis la cellule souche jusqu’aux interneurones différenciés. Un des grands avantages de cette technique est qu’elle est relativement facile a mettre en oeuvre et permet de générer rapidement et de manière reproductible de large séries à analyser. De plus, elle permet d’avoir une approche à l’échelle cellulaire, contrôlée dans l’espace de la neurogenèse postnatale. La combinaison de cette approche avec des moyens moléculaires et technologiques avancés devrait permettre d’aborder plusieurs types de questions. La deuxième partie de mon travail de thèse à consisté en l’analyse du rôle d’un gène candidat isolé lors d’un crible spécifique d’expression génique entre des cellules différenciées et leurs précurseurs immédiats. Pour cela j’ai réalisé des expériences de gain de fonction par électroporation. J’ai pu montrer grâce à une analyse résolutive, que le facteur de transcription NeuroD1 un signal très fort qui, d’une part, ne permet pas le maintien du statut de cellule souche et, d’autre part, provoque une différenciation immédiate et ectopique en cellules présentant des caractéristiques morphologiques et moléculaires spécifiques de neurones. Les résultats obtenus permettent d’élargir les possibilités d’approches fonctionnelles de la neurogenèse postnatale. Par ailleurs, le travail que j’ai réalisé sur le facteur de transcription NeuroD1 est un premier pas vers la compréhension des mécanismes transrationnels régulant la formation d’un neurone

In postnatal and adult mammals, the subventricular zone (SVZ) lining the lateral wall of the lateral ventricle contains stem cells that generate transit amplifying precursors that, in turn, give rise to neuroblasts. These cells migrate along a specific pathway, the rostral migratory stream (RMS) to reach the olfactory bulb (OB) where they differentiate into interneurons. This system recapitulates the different step of neurogenesis. Over the past years this system attracted considerable attention. First, the demonstration that new neurons can be generated and integrated into the existing circuitry fundamentally changed our view of brain development and function. Second, the discovery of comparable neural stem cells and progenitors in humans raised hope for the use of this adult neurogenesis for brain repair either by transplantation of adult derived progenitors or via the activation and recruitment of the intrinsic neurogenetic pool. In addition, the postnatal SVZ-RMS-OB system became an important model to study the molecular and cellular mechanisms that underlie the regulation of neurogenesis in general. During my thesis, I developed a new approach that allows a rapid and reliable analysis of gene function in this system. This technology is based on the injection of DNA or RNA into the lateral ventricle of postnatal mice followed by electroporation. I demonstrated that gene transfer by electroporation is highly efficient and reproducible and that the transfected cells present normal proliferation, migration and differentiation. This method will allow rapid Gain-of-function and loss-of-function to analyze the function of candidate genes on cellular proliferation, migration and differentiation. In a second part of my work, I investigated the role of the bHLH transcription factor NeuroD1 in neurogenesis. I used in vivo electroporation of the postnatal forebrain to investigate the function of this gene and show that overexpression of NeuroD1 alone is not compatible with the maintenance of stem cell status. Furthermore its expression is sufficient to induce immediate morphological differentiation and the expression of neuronal markers such as NeuN and MAP2 already at the ventricular level. In the future, this work is the basis of a detailed analysis of the role of this promising gene will help to better understand the differentiation process increasing the possibility of cell manipulation for transplantation in therapeutic approach