Cartography and functions of the fragments from Slit axon guidance cue
Cartographie et fonctions des fragments issus du facteur de guidage axonal Slit
Résumé
Multiple attractive and repulsive forces are known to orchestrate commissural axons navigation across the spinal cord midline. When navigating through the floor plate, commissural axons gain responsiveness to Slit1-3 repellents. This switch towards sensitivity is required to prevent the axons from crossing back and to propel them out of the floor plate. However, little is known about the floor plate structure. Indeed, the glial cells composing the floor plate are still seen as simple bipolar cells with two feet: an apical one and a basal one. Using 3D reconstruction, we were able to illustrate that a single glial cell not only possesses multiple basal feet, but also that these feet have a complex shape leaving little space for the crossing axons, seemingly to help physically guide axon growth. Next, we further investigated the functional outcome of the different repellents. Slits are processed by yet unknown protease(s) into SlitN and SlitC fragments, acting via Robo1/2 and PlexinA1, respectively. We generated a mouse strain, PlexinA1Y1815F, baring the mutation of tyrosine 1815, whose phosphorylation was previously found required in vitro for SlitC signaling (Delloye-Bourgeois et al., 2015). Our phenotypic analysis shows that SlitC/PlexinA1 signaling is 1) selectively needed for preventing backcrossing of commissural axons, and 2) dispensable for the other aspects of the floor plate navigation. Finally, using fluorescent reporters specifically expressed in the chicken floor plate, we investigated the dynamics of Slit2 protein. Our data reveal a diffusion of SlitN and SlitC fragments from the glial cells body to the axon path compartment. Yet, SlitN and SlitC display a non-overlapping pattern in this basal compartment. Furthermore, we showed that the Slit2 protein processing was essential for the fragments distribution. Altogether, my work reveals key contributions of post-translational controls of axon guidance responses achieved by mechanisms targeting both ligands and receptors
Différentes forces d’attraction et de répulsions contrôlent la navigation des axones commissuraux à travers la ligne médiane de la moelle épinière. Lors de leur traversée de la plaque du plancher, les axones commissuraux deviennent sensibles aux signaux répulsifs Slit1-3. Cette sensibilisation est nécessaire pour empêcher les axones de faire demi-tour et pour les expulser de la plaque du plancher. Cependant, la structure même de la plaque du plancher est encore peu connue. En effet, les cellules gliales composant la plaque du plancher sont encore représentées comme de simples cellules bipolaires avec deux prolongements : un apical et un basal. En utilisant des reconstructions 3D, nous avons pu illustrer qu’une unique cellule gliale possède en réalité de multiples pieds basaux à la géométrie complexe, laissant ainsi peu d’espace pour les axones. Cette forme semble pouvoir aider physiquement à guider la navigation des axones. De plus, nous avons étudier le rôle fonctionnel de différents répulsifs. Les Slit sont clivés par une protéase encore inconnue, ce qui donne deux fragments : SlitN et SlitC, respectivement actifs via les récepteurs Robo1/2 et PlexinA1. Nous avons généré une lignée murine, PlexinA1Y1815F, en mutant le résidu Tyrosine 1815 dont la phosphorylation est requise in vitro pour la signalisation SlitC (Delloye-Bourgeois et al., 2015). Notre analyse phénotypique montre que la signalisation SlitC/PlexinA1 est 1) nécessaire pour empêcher les demi-tours d’axones commissuraux, et 2) dispensable pour les autres aspects de la navigation dans la plaque du plancher. Enfin, grâce à des rapporteurs fluorescents exprimés spécifiquement dans la plaque du plancher, nous avons étudié les dynamiques de la protéine Slit2. Nos résultats montrent que les fragments diffuse depuis de compartimentalisation du trajet des axones. Nos résultats montrent que les fragments diffusent depuis les corps cellulaires jusqu’au domaine basal. Cependant, l’expression de SlitN et SlitC ne se chevauche pas dans le domaine basal. De plus, nous montrons que le clivage de Slit2 est essentiel pour la distribution des fragments. En conclusion, mon travail révèle l’importance des processus post-transcriptionnels pour le guidage axonal grâce à des mécanismes visant ligands et récepteurs
Origine : Version validée par le jury (STAR)