Analyse histologique et fonctionnelle du développement de précurseurs neuraux dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines greffés dans le cortex de la souris

Histological and functional analysis of the development of neural precursor cells derived from human induced pluripotent stem cells grafted in the mouse brain

• Auteur / Autrice : Célia Raïs
• Direction : Uwe Maskos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 24/09/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Neurobiologie intégrative des systèmes cholinergiques (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Trembleau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laetitia Aubry, Stéphane Nedelec
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Agnès Baude, Afsaneh Gaillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Souris de laboratoire

Autisme

Étiologie

Schizophrénie

Cellules souches embryonnaires

Récepteurs GABA

Néocortex

Système cholinergique

Mots clés libres

Cellules iPS humaines

Développement

Cortex

Imagerie calcique

Myéline

Microscopie électronique

Human iPS cells

Development

Cortex

Calcium imaging

Myelin

Electron microscopy

Résumé

Les anomalies du neurodéveloppement sous-tendent entre autres les maladies psychiatriques telles que la schizophrénie ou l’autisme. L'hétérogénéité génétique de l'être humain rend cependant complexe l'établissement d'un lien entre un génome donné et les programmes de développement qui peuvent mener à une maladie. Pour répondre à ce problème, les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) sont un outil ethique et efficace. Elles sont capables de se développer et de se différencier en neurones fonctionnels, en utilisant un mécanisme similaire au développement in vivo. J’ai étudié un modèle permettant de suivre l’intégration et la migration de précurseurs neuraux issus d’iPSC humaines dans le cortex de souris. En marquant les cellules greffées par immunofluorescence, j’ai pu montrer qu’elles se différencient principalement en neurones des couches supérieures du cortex. J’ai étudié les relations entre l’hôte et la greffe, et montre que les cellules de la souris participent au développement de la greffe, en apportant une vascularisation, et en myélinisant les neurones humains en développement. Enfin, j’ai suivi le développement fonctionnel des neurones humains en utilisant une lignée exprimant un indicateur calcique, le GCaMP6f, et en observant chroniquement les souris injectées au microscope 2-photons. Cette activité évolue au cours du temps, et reflète un cerveau prénatal humain. Ce modèle offre des possibilités nouvelles de modélisation in vivo du developpement cortical humain, notamment dans l’étude de l’impact d’altérations génétiques dans le cadre de maladies psychiatriques.

Neurodevelopmental abnormalities underlie psychiatric diseases such as schizophrenia or autism, among others. However, the genetic heterogeneity of human beings makes it difficult to establish a link between a given genome and development programs that can lead to a disease. To address this problem, induced pluripotent stem cells (iPSCs) are an ethical and effective tool. They are able to develop and differentiate into functional neurons, using a mechanism similar to in vivo development. I studied a model enabling the integration and migration of neural precursors from human iPSCs into the mouse cortex. By labelling the cells grafted by immunofluorescence, I was able to show that they differentiate mainly into upper layer cortical neurons. I have studied the relationship between host and grafted cells , and show that mouse cells participate in the development of the graft, providing vascularization, and myelinating developing human neurons. Finally, I followed the functional development of human neurons using a cell line expressing a calcium indicator, GCaMP6f, and chronically observing injected mice under a 2-photon microscope. This activity changes over time, and reflects a prenatal human brain. This model offers new possibilities for in vivo modelling of human cortical development, particularly in the study of the impact of genetic alterations in the context of psychiatric diseases.