Irx4-mediated regulation of Slit1 expression contributes to the definition of early axonal paths inside the retina

Although multiple axon guidance cues have been discovered in recent years, little is known about the mechanism by which the spatiotemporal expression patterns of the axon guidance cues are regulated in vertebrates. We report that a homeobox gene Irx4 is expressed in a pattern similar to that of Slit1 in the chicken retina. Overexpression of Irx4 led to specific downregulation of Slit1 expression, whereas inhibition of Irx4 activity by a dominant negative mutant led to induction of Slit1 expression, indicating that Irx4 is a crucial regulator of Slit1 expression in the retina. In addition, by examining axonal behavior in the retinas with overexpression of Irx4 and using several in vivo assays to test the effect of Slit1, we found that Slit1 acts positively to guide the retinal axons inside the optic fiber layer (OFL). We further show that the regulation of Slit1 expression by Irx4 is important for providing intermediate targets for retinal axons during their growth within the retina

Hox Paralog Group 2 Genes Control the Migration of Mouse Pontine Neurons through Slit-Robo Signaling

The pontine neurons (PN) represent a major source of mossy fiber projections to the cerebellum. During mouse hindbrain development, PN migrate tangentially and sequentially along both the anteroposterior (AP) and dorsoventral (DV) axes. Unlike DV migration, which is controlled by the Netrin-1/Dcc attractive pathway, little is known about the molecular mechanisms guiding PN migration along the AP axis. Here, we show that Hoxa2 and Hoxb2 are required both intrinsically and extrinsically to maintain normal AP migration of subsets of PN, by preventing their premature ventral attraction towards the midline. Moreover, the migration defects observed in Hoxa2 and Hoxb2 mutant mice were phenocopied in compound Robo1;Robo2, Slit1;Slit2, and Robo2;Slit2 knockout animals, indicating that these guidance molecules act downstream of Hox genes to control PN migration. Indeed, using chromatin immunoprecipitation assays, we further demonstrated that Robo2 is a direct target of Hoxa2 in vivo and that maintenance of high Robo and Slit expression levels was impaired in Hoxa2 mutant mice. Lastly, the analysis of Phox2b-deficient mice indicated that the facial motor nucleus is a major Slit signaling source required to prevent premature ventral migration of PN. These findings provide novel insights into the molecular control of neuronal migration from transcription factor to regulation of guidance receptor and ligand expression. Specifically, they address the question of how exposure to multiple guidance cues along the AP and DV axes is regulated at the transcriptional level and in turn translated into stereotyped migratory responses during tangential migration of neurons in the developing mammalian brain

Rôle de la sémaphorine 6A et de son partenaire plexine A2 dans la migration neuronale

La migration neuronale est une phase critique du développement du système nerveux. Les cellules post-mitotiques doivent rejoindre leur destination guidées par de nombreux facteurs attractifs ou répulsifs. Les sémaphorines et les plexines sont des protéines extracellulaires qui ont des fonctions dans de nombreux processus comme le guidage axonal, la migration cellulaire mais aussi dans la réponse immunitaire ou dans l'angiogénèse. J ai étudié lors de ma thèse le rôle de la Sémaphorine 6A et de la Plexine A2 dans la migration des neurones granulalres (ou grains) du cervelet. Dans les grains en migration, le prolongement-guide forme une dilatation à l avant du noyau qui contient le centrosome et l appareil de golgi. Le noyau suit cette dilatation et s y transloque par un processus de nucléokinèse. J ai mis en évidence le rôle essentiel de la Sémaphorine 6A et de la Plexine A2 dans la translocation nucléaire des grains par le contrôle du couplage noyau-centrosome. J ai mis au point au cours de ma thèse de nouvelles techniques d imagerie et de vidéomicroscopie qui permettent d étudier le changement du comportement migratoire des grains dans des tranches de cervelet. Dans ce modèle, l absence de la Sémaphorine 6A et de la Plexine A2 perturbe la migration tangentielle des grains et diminue significativement leur vitesse de migration. Par ailleurs, nous avons montré que la Sémaphorine 6A et de la Plexine A2 contrôlent la migration d autres neurones cérébraux. En effet, en leur absence, on constate un défaut de migration des cellules granulaires de l hippocampe entrainant une désorganisation importante du gyrus denté.PARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Etude de l'expression et de la fonction des protéines slits et de leurs récepteurs robo dans le système nerveux central des vertèbres au cours du développement

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Développement et fonction des commissures cérébrales

Les moitiés droites et gauches du cerveau sont reliées entre elles par des axones dits commissuraux. Le développement de ces axones peut être affecté dans certaines maladies humaines ou modèles animaux, entraînant des déficits neurologiques. Alors qu un corpus de connaissances important a été acquis sur les mécanismes moléculaires contrôlant le développement des commissures, peu d études ont été réalisées sur leur fonction. Nous nous sommes inspirés d une maladie héréditaire, Horizontal Gaze Palsy with Progressive Scoliosis . Les patients affectés ne possèdent pas de commissures caudales. La mutation se situe dans le gène Robo3, un récepteur nécessaire au développement des commissures. Nous avons généré un modèle murin permettant de décroiser artificiellement des commissures sélectionnées, consistant en la délétion ciblée du gène Robo3. Nous avons étudié divers systèmes physiologiques dans ce mutant en induisant la recombinaison de Robo3 dans diverses régions du cerveau contrôlant les mouvements oculomoteurs, l audition, la respiration, la somesthésie et la locomotion. Nous avons observé dans chaque système des défauts spécifiques induits par le re-cablage des axones : paralysies, ataxie, désynchronisation des mouvements respiratoires, démarche de type kangourou Nous avons observé que le décroisement partiel d un système sensoriel, les vibrisses, conduit à une duplication de sa représentation corticale, chaque carte recevant les afférences provenant d une moitié du corps. Ces études ont permis de caractériser un nouveau modèle murin d une maladie humaine, et ont montré l étendue et les limites de la plasticité du cerveau au cours du développement normal ou pathologiquePARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Etude du rôle des sémaphorines et des plexines au cours du développement des neurones granulaires du cervelet

Dans le cervelet en développement, les neurones granulaires (ou grains) prolifèrent au sein de la partie superficielle de la couche des grains externe (ou EGL pour External Granular Layer ) puis se différencient et migrent tangentiellement dans la partie profonde de l EGL, avant de migrer radiairement vers la profondeur du cervelet. Ces étapes se déroulent dans des compartiments distincts du cortex cérébelleux, ce qui facilite l étude des transitions entre ces processus. Les sémaphorines et leurs récepteurs, les plexines, sont des protéines exprimées dans le système nerveux, dans lequel elles contrôlent principalement le guidage axonal mais aussi la migration neuronale. Leur rôle dans le cervelet en développement était quasiment inconnu. Nous avons étudié la fonction de la sémaphorine transmembranaire Sema6A, et des plexines Plexin-A2 et Plexin-B2 au cours du développement des grains, en utilisant des approches in vitro et in vivo, principalement l analyse du phénotype des souris déficientes en ces protéines. Nous avons montré que Plexin-B2 est exprimée par les progéniteurs des grains et qu elle régule, dans l EGL, la transition entre la prolifération et la migration. Par ailleurs, nous avons montré que Sema6A est exprimée par les grains migrant tangentiellement, et contrôle, avec son partenaire Plexin-A2, le passage entre migration tangentielle et migration radiaire. Dans ce système, Sema6A joue principalement le rôle d un ligand pour Plexin-A2. Néanmoins, certains de nos résultats suggèrent que Sema6A puisse également agir en tant que récepteur. Ceci constituerait le deuxième exemple d un mode de signalisation bidirectionnel qui pourrait être conservé parmi les sémaphorines transmembranaires. Toutes ces molécules sont largement exprimées dans le cerveau au cours du développement et chez l adulte, suggérant qu elles participent de manière plus générale à la régulation des processus de prolifération et de migration dans le système nerveux central.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Etude des interactions cellulaires au cours de la myélinisation

Les mécanismes cellulaires régulant la myélinisation sont encore largement inconnus car aucune technique n a permis jusqu ici de repérer des oligodendrocytes adjacents avec des marqueurs distincts. Afin de s affranchir de ce problème, nous avons utilisé une nouvelle technique d imagerie, le Brainbow, qui permet de visualiser simultanément plusieurs cellules in vivo avec des couleurs distinctes et donc d étudier leurs interactions (Livet et col., 2007). Pour cela, nous avons croisé des souris transgéniques exprimant la construction Brainbow sous le contrôle d un promoteur ubiquitaire, la lignée CAGGSbow, avec des souris PLP::CreERT2 qui expriment une forme inductible de la recombinase dans les cellules myélinisantes. Nous décrivons ici un nouvel outil biologique adaptable à de nombreuses thématiques puisque la densité d oligodendrocytes marquées dépend de la dose de tamoxifène délivrée aux souris PLP::CreERT2; CAGGSbow. Cette méthode d imagerie multicolore permet de décrire toutes les phases du développement post natal à l échelle cellulaire, des stades prémyélinisants jusqu aux stades matures, mais aussi leurs interactions. La myélinisation du système nerveux périphérique peut également être observée grâce à cette approche. Dans le but d observer la myélinisation en temps réel, différents modèles in vitro ont été développés. Des oligodendrocytes multicolores ont été observés dans ces modèles de myélinisation. Associés à la vidéo-microscopie, ils nous permettront d imager en temps réel la myélinisation mais aussi la remyélinisation. Notre travail devrait donc nous permettre de mieux comprendre les mécanismes cellulaires qui contrôlent le développement de la myélinePARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Transcriptional regulation of tangential neuronal migration in the developing forebrain.

In the developing brain, the tangential mode of migration appears as an efficient strategy for newly generated neurons to reach destinations that are far away from their site of origin, as opposed to local migration along radial glia process. The ganglionic eminence, in the vertebrate subpallium, is the main source of tangentially migrating neurons in the forebrain. However, little is known about the transcriptional control of such long-distance tangential migrations. Here, we review recent findings showing that homeodomain (HD) transcription factors (TFs) regulate the tangential migration of telencephalic neurons through the expression of several downstream targets including other TFs, axon guidance molecules, and cytoskeletal components. This molecular mechanism also seems to apply to tangentially migrating neurons in other parts of the brain