Influence de l'activité électrique sur le destin des progéniteurs neuroépithéliaux

Influence of electrical activity on the fate of neuroepithelial progenitors

• Auteur / Autrice : Lei Ren
• Direction : Jean-Marie Mangin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 04/12/2025
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : NeuroSu
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Development of the Spinal Cord Organisation
• Jury : Président / Présidente : Brahim Nait oumesmar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Mangin, Armelle Rancillac, Rémi Bos, Pascal Branchereau, Aude Panatier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Branchereau, Aude Panatier

Mots clés

Mots clés libres

Activité neuronale

Destin des cellules souches neuronales

Activité spontanée

Neurogenèse à gliogenèse

Neuronal activity

Neural stem cell fate

Spontaneous activity

Neurogenesis to gliogenesis

Résumé

Le développement du système nerveux central repose sur une succession de décisions de destin cellulaire prises par les cellules progénitrices neurales. Ces cellules, initialement engagées dans la production de neurones, subissent au cours du développement un passage progressif vers la gliogenèse, qui assure la formation des astrocytes et oligodendrocytes. Si de nombreux signaux moléculaires ont été identifiés comme régulateurs de cette transition, le rôle de l'activité électrique précoce reste moins bien compris. Dans ce travail, nous avons étudié comment l'activité spontanée des progéniteurs neuroépithéliaux influence leur devenir cellulaire. À l'aide d'enregistrements électrophysiologiques (patch-clamp) dans l'embryon de poulet, nous avons montré que ces cellules présentent des courants calciques dépendants de l'activité et que leur modulation pharmacologique altère la balance neurogenèse/gliogenèse. Nous avons ensuite validé ces résultats dans un modèle murin en utilisant l'expression de Kir2.1, un canal potassique hyperpolarisant. Cette approche a confirmé que la réduction de l'activité électrique des progéniteurs perturbe la production neuronale et favorise une entrée prématurée dans la gliogenèse. Nos résultats mettent en évidence un rôle essentiel de l'activité électrique embryonnaire dans le contrôle temporel de la neurogenèse et de la gliogenèse. Ils suggèrent que l'activité précoce ne se limite pas à préparer les réseaux neuronaux fonctionnels, mais constitue également un signal instructif pour la mise en place des programmes développementaux. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives sur la compréhension des mécanismes reliant activité cellulaire, expression génique et destin des cellules souches neurales, avec des implications potentielles pour les pathologies du développement et les stratégies de réparation du système nerveux.

The development of the central nervous system relies on sequential fate decisions made by neural progenitor cells. Initially committed to neurogenesis, these progenitors progressively switch to gliogenesis, thereby generating astrocytes and oligodendrocytes. While many molecular pathways regulating this transition have been identified, the contribution of early electrical activity remains less understood. In this work, we investigated how spontaneous activity in neuroepithelial progenitors influences their fate. Using patch-clamp recordings in the embryonic chick spinal cord, we demonstrated that progenitors display calcium-dependent currents, and that pharmacological modulation of these currents alters the balance between neurogenesis and gliogenesis. We next validated these findings in a mouse model by expressing Kir2.1, a hyperpolarizing potassium channel. This approach confirmed that reducing progenitor activity impairs neuronal production and triggers a premature shift towards gliogenesis. Our results establish embryonic electrical activity as a key regulator of the timing of neurogenesis and gliogenesis. They indicate that early activity is not merely preparatory for network function but also acts as an instructive signal guiding developmental programs. This work provides new insights into the interplay between cellular activity, gene expression, and neural stem cell fate, with potential implications for developmental disorders and strategies for nervous system repair.