La chimère Drosopus (Drosophila/Xenopus) pour déchiffrer le code de la myélinisation dans le système nerveux central

Drosopus (Drosophila/Xenopus) to break the code of the myelin formation in Central Nervous System

• Auteur / Autrice : Noémie Frere
• Direction : Catherine Lubetzki
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau et de la moelle épinière
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Repair in Multiple Sclerosis: from Biology to Clinical Translation

Mots clés

Mots clés libres

Myeline

Chimère

Xénope

Drosophile

Culture cellulaire

Myelin

Xenopus

Drosophila

Chimera

Culture cell

Résumé

L'émergence des vertébrés a été possible suite à l'acquisition des cellules de la crête neurale, qui en conduisant au développement de structures plus complexes a conféré un avantage évolutif. Suite à l'apparition des crêtes neurales, l'acquisition de la myéline a été cruciale au développement des vertébrés. Sans myéline, les vertébrés comme nous les connaissons ne pourraient simplement pas exister. La myéline compacte est présente chez presque tous les vertébrés, et la majorité des invertébrés n'en possèdent pas. En revanche, des structures semblables à la myéline ont été observées dans de nombreuses espèces invertébrées avec une morphologie distincte chez les vers de terre, les crevettes et les mouches. Ces structures peuvent être vues comme des tentatives développementales inabouties d'une gaine de myéline compacte, dont le but est probablement de protéger de la conduction éphaptique. La drosophile n'est pas myélinisée, cependant certaines cellules gliales forment des empilements de membranes apposés à des axones et parfois même s'enroulent 1 ou 2 fois autour de certains axones. La gaine de myéline est formée par des cellules gliales spécialisées : les oligodendrocytes dans le système nerveux central, et les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique. La myéline assure une isolation électrique et une protection des axones. Le long des axones myélinisés, la gaine de myéline est interrompue de façon plus ou moins régulière aux nœuds de Ranvier, caractérisés par une agrégation de canaux NaV, permettant la conduction saltatoire, et donc une accélération de l'influx nerveux. De plus, la myéline apporte un soutien métabolique indispensable pour la survie axonale. A contrario, la destruction de la gaine de myéline dans des circonstances pathologiques, la plus fréquente étant la sclérose en plaques, a des conséquences dramatiques. Lors des poussées caractérisant la maladie, la démyélinisation entraine des déficits neurologiques lié au blocage de la conduction nerveuse. En l'absence de régénération myélinique, survient une dégénérescence axonale / neuronale qui sous-tend la survenue et l'aggravation d'un handicap irréversible. Le but du projet de thèse est de mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent les interactions entre neurones et cellules gliales, et de « déchiffrer le code » qui permet à la glie de s'enrouler autour de l'axone. Le projet combine expérimentations sur les cellules gliales et les neurones des vertébrés (Xénope) et des invertébrés(Drosophile). Il a donc deux buts majeurs : (i) explorer l'interaction neurones-glie en confrontant les cellules gliales de la Drosophile et les neurones du Xénope, et (ii) comprendre le signal minimum requis pour qu'une cellule gliale s'enroule autour d'un axone pour former une gaine de myéline.

Complex nervous system function relies on two main cell types: while neurons perform information processing, glial cells serve supportive functions. In vertebrates, specialized glial cells form the myelin sheath, which wraps around and insulates long projecting axons. The myelin sheath is interrupted at regular spaces, the nodes of Ranvier, which allow saltatory conduction, a process resulting in an impressive acceleration of propagation of nerve influx. Myelin also provides metabolic support to sustain axonal survival. The acquisition of myelin has been seen as the key to the evolutionary success of vertebrates. However, the finding of myelin-like structures in some invertebrates, including Drosophila, suggests a common evolutionary origin and promises to identify important clues for initiating the “wrapping” of axons by glia. Our working hypothesis is that some inchoative processes observed in invertebrates leading to myelin-like production are utilized during production and compaction of myelin in vertebrates. We postulate that investigation of invertebrate glia may yield clues to the process of myelin formation. The objective of our project is to decipher the molecular code, sufficient and necessary, for a glial cell to wrap around an axon. Our ambition is to tackle this problem from a completely innovative angle. To decipher the mechanisms governing interactions between neuron and glia, we propose to use an invertebrate (Drosophila)/vertebrate (Xenopus) chimera (the Drosopus chimera), which we recently established, to identify the genetic and molecular basis of wrapping.