Drosophila melanogaster, un organisme modèle pour l'étude de la biologie cellulaire des RCPGs neuronaux

Le récepteur cannabinoique de type 1 (CB1R) est l’un des récepteurs couplés aux protéines G les plus abondants du cerveau mammifère. CB1R a longtemps été décrit comme un récepteur présynaptique régulant de manière rétrograde la transmission synaptique. Cependant, depuis les vingt dernières années, de nouveaux rôles ont été découverts et il est maintenant clairement admis que l’action des endocannabinoides (eCBs) ne se limite pas à la régulationde la neurotransmission au niveau de synapses adultes déjà établies. En effet, les eCBs et le CB1R sont des acteurs majeurs de l’ensemble des phases du développement cérébral. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués n’ont toujours pas été identifiés. Les mécanismes cellulaires auxquels nous nous intéressons ne dépendant pas de l’environnement cellulaire, nous proposons donc de combiner la puissance génétique du modèle drosophile à l’accessibilité et la haute résolution offerte par la culture primaire de neurones. De plus, le récepteur CB1 ne possédant pas d’orthologue parmi les invertébrés, ce système offre la possibilité d’étudier la biologie du récepteur en s’affranchissant de la machinerie endocannabinoide. Cependant, actuellement, aucun protocole de culture primaire de neurones de drosophile ne permet d’obtenir des cellules hautement différenciées et polarisées à basse densité. Ainsi, nous avons tout d’abord développé, optimisé et validé un nouveau protocole permettant de d’obtenir des neurones fonctionnels, hautement différenciés et polarisés en culture de basse densité. Dans un second temps, nous avons démontré que l’activation durécepteur CB1, exprimé ectopiquement dans les neurones de drosophile, entrainait son internalisation, de manière identique à ce qui avait déjà été observé chez les mammifères. Puis, nous avons étudié l’effet de l’expression et de l’activation ectopique de CB1R sur le développement neuronal chez la drosophile. Ainsi, nous avons démontré que l’activation du récepteur module directement la dendritogénèse. Afin de compléter la caractérisation de notremodèle, nous avons démontré que l’activation transitoire du récepteur dans les corps pédonculés (le centre de la mémoire olfactive chez la drosophile) altérait spécifiquement la formation d’une forme consolidée de mémoire après un conditionnement aversif. En conclusion, la validation du modèle drosophile dans l’étude de la biologie cellulaire durécepteur CB1 ouvre de nouvelles perspectives quant à la détermination des mécanismes moléculaires régissant l’action du récepteur sur le fonctionnement neuronal.The type-1 cannabinoid receptor (CB1R), the neuronal receptor for the major psychoactive substance of marijuana, is one, of the most abundant G-protein coupled receptors in the mammalian central nervous system. CB1R is traditionally described as a presynaptic receptor that retrogradely regulates synaptic transmission. In addition to this now relatively wellcharacterized function, in the last two decades it has become widely recognized that endocannabinoid (eCB) actions in the brain are not limited to the regulation of neurotransmission at established adult synapses. Indeed, eCB and CB1R are now recognized to be involved in brain development at the synaptic, neuronal and network levels. However, precise mechanisms underlying these processes remain poorly described. Since cellular mechanisms that mediate CB1R-activition dependent neuronal remodeling and subneuronal targeting have been demonstrated to be cell-autonomous, we aimed to combine the power of Drosophila genetics with the experimental accessibility and single-cell resolution of lowdensity primary neuronal cultures, a tool currently lacking in Drosophila. Moreover, becauseDrosophila does not have a CB1R ortholog, CB1R cell biology may be observed independently from eCB machinery. Thus, we first developed and validated an in vitro culture protocol that yields mature and fully differentiated Drosophila neurons. Secondly, we showed that activation-dependent endocytosis of ectopically expressed CB1R is conserved in Drosophila neurons. Next, we investigated whether ectopic expression and activation of CB1R in Drosophila modulate neuronal development. As observed in mammals, we observed that activation of CB1R impairs dendritogenesis in a cell-autonomous manner. For further characterization of our model, we showed that, as with mammals, transient ectopic CB1R expression and activation in mushroom body neurons (the center of olfactory memory in Drosophila) modulate the formation of a consolidated form of aversive memory. In conclusion, the validation of this new animal model opens new perspectives to better characterize mechanisms underlying modulation of neuronal functions induced by CB1Ractivit

Drosophila melanogaster, un organisme modèle pour l'étude de la biologie cellulaire des RCPGs neuronaux

Le récepteur cannabinoique de type 1 (CB1R) est l un des récepteurs couplés aux protéines G les plus abondants du cerveau mammifère. CB1R a longtemps été décrit comme un récepteur présynaptique régulant de manière rétrograde la transmission synaptique. Cependant, depuis les vingt dernières années, de nouveaux rôles ont été découverts et il est maintenant clairement admis que l action des endocannabinoides (eCBs) ne se limite pas à la régulationde la neurotransmission au niveau de synapses adultes déjà établies. En effet, les eCBs et le CB1R sont des acteurs majeurs de l ensemble des phases du développement cérébral. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués n ont toujours pas été identifiés. Les mécanismes cellulaires auxquels nous nous intéressons ne dépendant pas de l environnement cellulaire, nous proposons donc de combiner la puissance génétique du modèle drosophile à l accessibilité et la haute résolution offerte par la culture primaire de neurones. De plus, le récepteur CB1 ne possédant pas d orthologue parmi les invertébrés, ce système offre la possibilité d étudier la biologie du récepteur en s affranchissant de la machinerie endocannabinoide. Cependant, actuellement, aucun protocole de culture primaire de neurones de drosophile ne permet d obtenir des cellules hautement différenciées et polarisées à basse densité. Ainsi, nous avons tout d abord développé, optimisé et validé un nouveau protocole permettant de d obtenir des neurones fonctionnels, hautement différenciés et polarisés en culture de basse densité. Dans un second temps, nous avons démontré que l activation durécepteur CB1, exprimé ectopiquement dans les neurones de drosophile, entrainait son internalisation, de manière identique à ce qui avait déjà été observé chez les mammifères. Puis, nous avons étudié l effet de l expression et de l activation ectopique de CB1R sur le développement neuronal chez la drosophile. Ainsi, nous avons démontré que l activation du récepteur module directement la dendritogénèse. Afin de compléter la caractérisation de notremodèle, nous avons démontré que l activation transitoire du récepteur dans les corps pédonculés (le centre de la mémoire olfactive chez la drosophile) altérait spécifiquement la formation d une forme consolidée de mémoire après un conditionnement aversif. En conclusion, la validation du modèle drosophile dans l étude de la biologie cellulaire durécepteur CB1 ouvre de nouvelles perspectives quant à la détermination des mécanismes moléculaires régissant l action du récepteur sur le fonctionnement neuronal.The type-1 cannabinoid receptor (CB1R), the neuronal receptor for the major psychoactive substance of marijuana, is one, of the most abundant G-protein coupled receptors in the mammalian central nervous system. CB1R is traditionally described as a presynaptic receptor that retrogradely regulates synaptic transmission. In addition to this now relatively wellcharacterized function, in the last two decades it has become widely recognized that endocannabinoid (eCB) actions in the brain are not limited to the regulation of neurotransmission at established adult synapses. Indeed, eCB and CB1R are now recognized to be involved in brain development at the synaptic, neuronal and network levels. However, precise mechanisms underlying these processes remain poorly described. Since cellular mechanisms that mediate CB1R-activition dependent neuronal remodeling and subneuronal targeting have been demonstrated to be cell-autonomous, we aimed to combine the power of Drosophila genetics with the experimental accessibility and single-cell resolution of lowdensity primary neuronal cultures, a tool currently lacking in Drosophila. Moreover, becauseDrosophila does not have a CB1R ortholog, CB1R cell biology may be observed independently from eCB machinery. Thus, we first developed and validated an in vitro culture protocol that yields mature and fully differentiated Drosophila neurons. Secondly, we showed that activation-dependent endocytosis of ectopically expressed CB1R is conserved in Drosophila neurons. Next, we investigated whether ectopic expression and activation of CB1R in Drosophila modulate neuronal development. As observed in mammals, we observed that activation of CB1R impairs dendritogenesis in a cell-autonomous manner. For further characterization of our model, we showed that, as with mammals, transient ectopic CB1R expression and activation in mushroom body neurons (the center of olfactory memory in Drosophila) modulate the formation of a consolidated form of aversive memory. In conclusion, the validation of this new animal model opens new perspectives to better characterize mechanisms underlying modulation of neuronal functions induced by CB1RactivityPARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Neuron-to-Neuron Transfer of FUS in Drosophila Primary Neuronal Culture Is Enhanced by ALS-Associated Mutations

International audienc

MiniBAR/KIAA0355 is a dual Rac and Rab effector required for ciliogenesis

Posted July 24, 2023 on bioRxiv.Cilia protrude from the cell surface and play critical roles in in-tracellular signaling, environmental sensing and development. Actin-dependent contractility and intracellular trafficking are both required for ciliogenesis, but little is known about how these processes are coordinated. Here, we identified a Rac1-and Rab35-binding protein with a truncated BAR domain that we named MiniBAR (aka KIAA0355/GARRE) which plays a key role in ciliogenesis. MiniBAR colocalizes with Rac1 and Rab35 at the plasma membrane and on intracellular vesicles traffick-ing to the ciliary base and exhibits remarkable fast pulses at the ciliary membrane. MiniBAR depletion leads to short cilia resulting from abnormal Rac-GTP/Rho-GTP levels, increased acto-myosin-II-dependent contractility together with defective trafficking of IFT88 and ARL13B into cilia. MiniBAR-depleted zebrafish embryos display dysfunctional short cilia and hall-marks of ciliopathies including left-right asymmetry defects. Thus, MiniBAR is a unique dual Rac and Rab effector that con-trols both actin cytoskeleton and membrane trafficking for cili-ogenesis

MiniBAR/GARRE1 is a dual Rac and Rab effector required for ciliogenesis

International audienceCilia protrude from the cell surface and play critical roles in intracellular signaling, environmental sensing, and development. Reduced actin-dependent contractility and intracellular trafficking are both required for ciliogenesis, but little is known about how these processes are coordinated. Here, we identified a Rac1- and Rab35-binding protein with a truncated BAR (Bin/amphiphysin/Rvs) domain that we named MiniBAR (also known as KIAA0355/GARRE1), which plays a key role in ciliogenesis. MiniBAR colocalizes with Rac1 and Rab35 at the plasma membrane and on intracellular vesicles trafficking to the ciliary base and exhibits fast pulses at the ciliary membrane. MiniBAR depletion leads to short cilia, resulting from abnormal Rac-GTP/Rho-GTP levels and increased acto-myosin-II-dependent contractility together with defective trafficking of IFT88 and ARL13B into cilia. MiniBAR-depleted zebrafish embryos display dysfunctional short cilia and hallmarks of ciliopathies, including left-right asymmetry defects. Thus, MiniBAR is a dual Rac and Rab effector that controls both actin cytoskeleton and membrane trafficking for ciliogenesis

EndoC-βH5 cells are storable and ready-to-use human pancreatic beta cells with physiological insulin secretion

Objectives: Readily accessible human pancreatic beta cells that are functionally close to primary adult beta cells are a crucial model to better understand human beta cell physiology and develop new treatments for diabetes. We here report the characterization of EndoC-βH5 cells, the latest in the EndoC-βH cell family. Methods: EndoC-βH5 cells were generated by integrative gene transfer of immortalizing transgenes hTERT and SV40 large T along with Herpes Simplex Virus-1 thymidine kinase into human fetal pancreas. Immortalizing transgenes were removed after amplification using CRE activation and remaining non-excized cells eliminated using ganciclovir. Resulting cells were distributed as ready to use EndoC-βH5 cells. We performed transcriptome, immunological and extensive functional assays. Results: Ready to use EndoC-βH5 cells display highly efficient glucose dependent insulin secretion. A robust 10-fold insulin secretion index was observed and reproduced in four independent laboratories across Europe. EndoC-βH5 cells secrete insulin in a dynamic manner in response to glucose and secretion is further potentiated by GIP and GLP-1 analogs. RNA-seq confirmed abundant expression of beta cell transcription factors and functional markers, including incretin receptors. Cytokines induce a gene expression signature of inflammatory pathways and antigen processing and presentation. Finally, modified HLA-A2 expressing EndoC-βH5 cells elicit specific A2-alloreactive CD8 T cell activation. Conclusions: EndoC-βH5 cells represent a unique storable and ready to use human pancreatic beta cell model with highly robust and reproducible features. Such cells are thus relevant for the study of beta cell function, screening and validation of new drugs, and development of disease models