Period 2 regulates neural stem/progenitor cell proliferation in the adult hippocampus

BACKGROUND: Newborn granule neurons are generated from proliferating neural stem/progenitor cells and integrated into mature synaptic networks in the adult dentate gyrus of the hippocampus. Since light/dark variations of the mitotic index and DNA synthesis occur in many tissues, we wanted to unravel the role of the clock-controlled Period2 gene (mPer2) in timing cell cycle kinetics and neurogenesis in the adult DG. RESULTS: In contrast to the suprachiasmatic nucleus, we observed a non-rhythmic constitutive expression of mPER2 in the dentate gyrus. We provide evidence that mPER2 is expressed in proliferating neural stem/progenitor cells (NPCs) and persists in early post-mitotic and mature newborn neurons from the adult DG. In vitro and in vivo analysis of a mouse line mutant in the mPer2 gene (Per2Brdm1), revealed a higher density of dividing NPCs together with an increased number of immature newborn neurons populating the DG. However, we showed that the lack of mPer2 does not change the total amount of mature adult-generated hippocampal neurons, because of a compensatory increase in neuronal cell death. CONCLUSION: Taken together, these data demonstrated a functional link between the constitutive expression of mPER2 and the intrinsic control of neural stem/progenitor cells proliferation, cell death and neurogenesis in the dentate gyrus of adult mice

Per2 régule la prolifération des cellules souches/progénitrices à l'origine de la neurogenèse adulte dans l'hippocampe

L’ensemble du travail de recherche réalisé s'est concentré sur l'évaluation du rôle fonctionnel que peut exercer le gène circadien Per2 sur les capacités de prolifération et différenciation des cellules souches/progénitrices à l'origine de la neurogenèse hippocampique. Ce travail a comporté d'une part, une cartographie phénotypique exhaustive de l'identité des cellules exprimant la protéine PER2 au sein de la structure hippocampique, et d'autre part une étude approfondie des conséquences de la l'invalidation de ce gène sur la régulation de la neurogenèse dans l'hippocampe de souris adultes. Dans la première partie de notre travail, nous avons démontré par une analyse immunohistochimique détaillée, qu'au niveau du gyrus dentelé (DG) de souris adultes, les cellules proliférantes exprimaient la protéine PER2 et que cette expression persistait dans les cellules de la lignée neuronale à différents stades de maturation. Par ailleurs, à l'inverse du noyau suprachiasmatique (centre générateur des rythmes circadiens), nous avons également pu observer une expression constante de cette protéine durant une période de 24h (Borgs et al, soumis). Dans la seconde partie de notre travail, nous nous sommes interrrogés sur le rôle fonctionnel que pouvait exercer le facteur de transcription circadien Per2 dans le DG de souris adultes. Nous avons montré que l’invalidation de ce gène entraine dans le DG des souris déficientes pour la protéine PER2, une augmentation significative de la prolifération des progéntieurs neuronaux, ainsi que du nombre de neurones immatures. Cependant, nous n’avons observé aucune différence dans la génération de neurones matures (neurogenèse) entre le DG de souris sauvages et de souris invalidées pour Per2. Nos données ont révélé que le surplus de cellules en prolifération et de neurones immatures observés dans le DG de souris délétées pour Per2 apparaît donc totalement compensé par une augmentation de la mort cellulaire (Borgs et al, soumis). Pour étudier l’implication fonctionnel de la protéine PER2 sur le contrôl de la prolifération de progéniteurs/cellules souches à l’origine de la neurogenèse adulte, nous avons mis au point la culture en suspension de cellules souches/progénitrices issues du DG post-natale de souris sauvages et déficientes pour Per2. Après 5 jours de culture, nous avons observé la formation de neurosphères dont la taille et dont la croissance était plus importante chez les souris déficientes pour Per2 que chez leurs homologues sauvages. Ce modèle de culture de DG nous a permis d’étudier de façon plus présice le destin cellulaire emprunté par les cellules proliférantes/souches dans le modèle muté, comparé au modèle sauvage. En condition de culture favorisant la différenciation, nous avons observé un plus grand nombre de neurones générés à partir des neurosphères issues de cellules de DG de souris mutées pour PER2. Ce modèle de culture de cellules progénitrices/souches issues du DG, confirme les résultats précédemment obtenus concernant le rôle de Per2 dans le contrôle de la prolifération et de la génération de nouveaux neurones in vivo. Parallèlement, nous avons tenté de déterminer si l’expression de Per2 pouvait exercer un rôle similaire au DG au sein de la zone sous ventriculaire antérieure (SVZ), la seconde zone où persiste de la neurogenèse tout au long de la vie. La SVZ du cerveau adulte représente un réservoir de progéniteurs proliférant qui vont cheminer le long d’un courant rostral de migration pour atteindre le bulbe olfactif dans lequel ils vont se différencier en neurones. La protéine Per2 se révèle être exprimée dans les progéniteurs en prolifération exprimant Ki67. Tout comme dans le DG de souris adultes déficientes pour Per2, nous avons dénombré in vivo et in vitro une augmentation importante du nombre de cellules en prolifération comparé aux souris sauvages. Per2 semble donc être un des protagonistes impliqué dans la régulation de la prolifération et de la différenciation des progéniteurs/cellules souches à l’origine de la neurogenèse hippocampique

Huntington’s Disease: From the Physiological Function of Huntingtin to the Disease

Non

Cell "circadian" cycle: new role for mammalian core clock genes.

In mammals, 24 hours rhythms are organized as a biochemical network of molecular clocks that are operative in all tissues, with the master clock residing in the hypothalamic suprachiasmatic nucleus (SCN). The core pacemakers of these clocks consist of auto-regulatory transcriptional/post-transcriptional feedback loops. Several lines of evidence suggest the existence of a crosstalk between molecules that are responsible for the generation of circadian rhythms and molecules that control the cell cycle progression. In addition, highly specialized cell cycle checkpoints involved in DNA repair after damage seem also, at least in part, mediated by clock proteins. Recent studies have also highlighted a putative connection between clock protein dysfunction and cancer progression. This review discusses the intimate relation that exists between cell cycle progression and components of the circadian machinery

Adult neurogenesis and the diseased brain.

For a long time it was believed that the adult mammalian brain was completely unable to regenerate after insults. However, recent advances in the field of stem cell biology, including the identification of adult neural stem cells (NSCs) and evidence regarding a continuous production of neurons throughout life in the dentate gyrus (DG) and the subventricular zone of the lateral ventricles (SVZ), have provided new hopes for the development of novel therapeutic strategies to induce regeneration in the damaged brain. Moreover, proofs have accumulated this last decade that endogenous stem/progenitor cells of the adult brain have an intrinsic capacity to respond to brain disorders. Here, we first briefly summarize our current knowledge related to adult neurogenesis before focusing on the behaviour of adult neural stem/progenitors cells following stroke and seizure, and describe some of the molecular cues involved in the response of these cells to injury. In the second part, we outline the consequences of three main neurodegenerative disorders on adult neurogenesis and we discuss the potential therapeutic implication of adult neural stem/progenitors cells during the course of these diseases

Using human pluripotent stem cells to untangle neurodegenerative disease mechanisms

Human pluripotent stem cells, including embryonic (hES) and induced pluripotent stem cells (hiPS), retain the ability to self-renew indefinitely, while maintaining the capacity to differentiate into all cell types of the nervous system. While human pluripotent cell-based therapies are unlikely to arise soon, these cells can currently be used as an inexhaustible source of committed neurons to perform high-throughput screening and safety testing of new candidate drugs. Here, we describe critically the available methods and molecular factors that are used to direct the differentiation of hES or hiPS into specific neurons. In addition, we discuss how the availability of patient-specific hiPS offers a unique opportunity to model inheritable neurodegenerative diseases and untangle their pathological mechanisms, or to validate drugs that would prevent the onset or the progression of these neurological disorders

Expression patterns of miR-96, miR-182 and miR-183 in the development inner ear

MicroRNAs (miRNAs) constitute a class of small non-coding endogenous RNAs that downregulate gene expression by binding to 3' untranslated region (UTR) of target messenger RNAs. Although they have been found to regulate developmental and physiological processes in several organs and tissues, their role in the regulation of the inner ear transcriptome remains unknown. In this report, we have performed systematic in situ hybridization to analyze the temporal and spatial distribution of three miRNAs (miR-96, mR-182, and mR-183) that are likely to arise from a single precursor RNA during the development and the maturation of the cochlea. Strikingly we found that the expression of mR-96, mR-182 and mR-183 was highly dynamic during the development of the cochlea, from the patterning to the differentiation of the main cochlear structures