Rôles des MAP dans la régénération axonale

Role of MAP in axonal regeneration

• Auteur / Autrice : Gauthier Billaut
• Direction : Sylvia Soares
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neuroscience Paris-Seine
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axon Regeneration and Growth

Mots clés

Mots clés libres

Rôles

Map

Régénération axonale

Role

Map

Axonal regeneration

Résumé

Les neurones matures maintiennent leur asymétrie dans le réseau, tout en étant capables d'adapter leur morphologie et leurs contacts synaptiques en réponse à des changements fonctionnels ou environnementaux. Cette double propriété de stabilité et de plasticité est largement dépendante des Microtubules (MT), un élément du cytosquelette (Baas et al., 2016). Les MT sont des cylindres creux formés par un assemblage de tubuline alpha et béta, dotés d'une instabilité dynamique leur permettant de passer par des phases de polymérisation/dépolymérisation plus ou moins rapide. Dans les neurones, les MT dynamiques coexistent avec les MT plus stables, c'est-à-dire avec un turn-over de tubuline réduit. Les MT sont essentiels pour le transport intracellulaire et la maintien de la structure polarisée du neurone. Dans des conditions pathologiques, la balance entre des MT stables et dynamiques est fortement perturbée. Comment les neurones génèrent des microtubules stables est une question non élucidée à ce jour. Les MTs subissent des modifications post-traductionnelles, dont certaines sont associées à des formes stables, comme l'acétylation ou la détyrosination (Magiera & Carsten, 2014). L'association avec des protéines associées appelées MAP, peut aussi modifier leur stabilité. L'objectif de la thèse est d'étudier le rôle de deux MAP, MAP6 et MAP1B, dans la régénération axonale, par l'utilisation de modèles KO chez la souris, in vitro et in vivo. MAP6 (ou STOP) est une des rares MAP à entrer dans le cylindre des MT, ce qui permettrait de conférer une structure hélicoïdale au polymère (Guillaud et al , 1988). Ce projet est associé à un financement ANR obtenu en collaboration avec l'équipe d'Annie Andrieux, à Grenoble. Le travail effectué dans notre équipe sera d'étudier le rôle de cette protéine dans la capacité des neurones à régénérer leurs axones après un trauma. Un modèle in vitro de lésion traumatique dans des puces microfluidiques déjà développé dans l'équipe sera utilisé. In vivo, l'organisation du nerf sciatique, structure soumise à des contraintes mécaniques importantes, sera étudiée chez les souris KO, ainsi que sa capacité de régénération. MAP1B est la première MAP exprimée au cours du développement. L'équipe a démontré son implication dans la plasticité axonale post-lésionnelle, ainsi que la régulation de sa phosphorylation dans la régénération axonale (Barnat et al., 2010, 2016). L'absence de MAP1B entraîne un déficit d'acétylation des MTs, sans que le mécanisme de soit compris. L'objectif ici sera d'approfondir la fonction de MAP1B, en relation avec l'acétylation des MT, dans la capacité des neurones à régénérer face à un environnement non permissif (comme lors d'une lésion du système nerveux central), in vitro et in vivo (Soares et al., 2005).

Mature neurons maintain their asymmetry in the network, while being able to adapt their morphology and synaptic contacts in response to functional or environmental changes. This dual property of stability and plasticity mainly depends on microtubules (MT), which are a component of the cytoskeleton (Baas et al., 2016). MTs are hollow cylinders formed by an assembly of alpha and beta tubulin, endowed with a dynamic instability allowing them to go through phases of more or less rapid polymerization/depolymerization. In neurons, dynamic MTs coexist with more stable MTs, that is to say with a reduced turnover of tubulin. MTs are essential for intracellular transport and maintenance of the polarized structure of the neuron. Under pathological conditions, the balance between stable and dynamic MTs is strongly disturbed. Today, how neurons generate stable microtubules is an unresolved question. MTs undergo post-translational modifications, some of which are associated with stable forms, such as acetylation or detyrosination (Magiera & Carsten, 2014). Association with associated proteins called MAPs, can also alter their stability. The goal of this thesis is to investigate the role of two MAPs, MAP6 and MAP1B, in axonal regeneration using KO models in mice, in vitro and in vivo. MAP6 (or STOP) is one of the few MAPs to enter in the MT cylinder, which would confer a helical structure to the polymer (Guillaud et al , 1988). This project is associated with ANR funding obtained in collaboration with Annie Andrieux's team, in Grenoble. The work carried out by our team will be to study the role of this protein in the capacity of neurons to regenerate their axons after a trauma. An in vitro model of traumatic lesion in microfluidic chips already developed by the team will be used. In vivo, the organization of the sciatic nerve, a structure subjected to important mechanical constraints, will be studied in KO mice, as well as their regeneration capacity. MAP1B is the first MAP expressed during development. The team has demonstrated its involvement in post-lesion axonal plasticity, as well as the regulation of its phosphorylation in axonal regeneration (Barnat et al., 2010, 2016). The absence of MAP1B leads to a deficit in MT acetylation, without understanding the mechanism. The objective here will be to investigate the function of MAP1B, in relation to MT acetylation, in the ability of neurons to regenerate in a non-permissive environment (such as during central nervous system injury), in vitro and in vivo (Soares et al., 2005).