Transcriptional regulation of EphA7 and ephrin-A5 gene in the developing forebrain

Abstract

Le cortex cérébral constitue l’une des structures les plus évoluées et complexes de notre cerveau. Sa surface est divisée en de nombreuses aires fonctionnelles. La mise en place des aires corticales dépend à la fois de facteurs intrinsèques comme la sécrétion de morphogènes ou l’expression en gradient de différents facteurs de transcription, mais elle dépend aussi de facteurs extrinsèques au cortex, en particulier l'innervation par le thalamus. Les ephrines et leurs récepteurs Eph constituent une famille multigénique de facteurs de signalisation impliqués dans divers événements clé du développement cortical où ils sont exprimés selon des profils spatio-temporels complexes. Aux stades tardifs du développement, EphA7 et l’ephrine-A5 sont exprimés en gradients complémentaires au sein de chaque territoire des aires présomptives, constituant ainsi les marqueurs les plus précoces de ces aires corticales. Par la combinaison d’approches in-vitro utilisant la technique d’électroporation focale de tranches corticales embryonnaires, puis in-vivo en utilisant la technique de transgénèse d’addition, nous avons identifié une séquence régulatrice de EphA7 appelée pA7, capable de mimer l’expression endogène de EphA7 au sein du télencéphale dorsal en développement. La lignée de souris pA7-GFP ainsi générée exprime la GFP spécifiquement au sein du télencéphale dorsal durant les stades précoces. Aux stades périnataux cette expression se régionalise au sein de la plaque corticale de chacune des aires présomptives selon des gradients récapitulant ceux observés pour EphA7. Nous avons ensuite purifié des neurones exprimant différents niveaux d’EphA7 par la technique de FACS «Fluorescence-Activated Cell Sorting » et l’analyse de leur transcriptome nous a permis de trouver un grand nombre de gènes différentiellement exprimés. Tous ceux testés par la technique d’hybridation in situ sont exprimés selon un gradient latéral fort et médial faible dans le cortex pariétal, similaire à celui d’EphA7. L’examination de leur profil au sein de cortex de souris dépourvus d’afférences thalamiques, nous a permis de conclure que l’expression de ces gènes incluant EphA7 s’établit indépendamment de celles-ci. Ainsi, notre étude a permis d'identifier un répertoire de gènes neuronaux, pouvant agir en amont ou en combinaison avec EphA7 pour contrôler les facteurs intrinsèques essentiels à l’établissement des aires corticales./The cerebral cortex is subdivided into distinct cortical areas characterized by specific patterns of gene expression and neuronal connectivity. The patterning of cortical areas is thought to be controlled by a combination of intrinsic factors that are expressed in the cortex, and external signals such as inputs from the thalamus. EphA7 is a member of the ephrin/Eph family of guidance factors that is involved in key aspects of the development of the cortex, and is expressed in several gradients within developing cortical areas. By combining in vitro transcriptional assays and mouse transgenics, we identified a regulatory element of the EphA7 promoter, named pA7, that can recapitulate salient features of the pattern of expression of EphA7 in the developing forebrain, including gradients in the cortex. Using a mouse reporter line where GFP expression recapitulates EphA7 expression, we developed a GFP-based cell sorting procedure to isolate cortical neuron populations displaying different levels of EphA7 expression. Transcriptome analysis of these populations enabled to identify a specific array of differentially expressed genes. All genes validated further in vivo were confirmed to be expressed along distinct gradients in the developing cortical plate, similarly to EphA7. The expression of these genes was unchanged in mutant mice defective for thalamocortical projections, indicating that their graded pattern is largely intrinsic to the cortex. Our study identifies a novel repertoire of cortical neuron genes that may act upstream of, or together with EphA7, to control the intrinsic patterning of cortical areas. Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiquesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe