Défauts du développement cérébral

La compréhension des mécanismes qui contrôlent la production neuronale et la taille finale du cerveau représentent un enjeu majeur en neurodéveloppement. Pour contribuer à cette compréhension, nous avons centré nos intérêts sur les aspects suivants :
– Neurogenèse dans l’hippocampe et le gyrus denté humains, de l’embryon à l’adulte (Homa Adle-Biassette)
– Défauts de développement cérébral causés par une infection congénitale au CMV (Natacha Teissier)
– Déficit énergétique au cours de la neurogenèse et MCPH (Jeannette Nardelli)

Neurogenèse dans l’hippocampe et le gyrus denté humains, de l’embryon à l’adulte (Homa Adle-Biassette)

Nous avons caractérisé les marqueurs moléculaires exprimés à tous les stades de neurogenèse de l’hippocampe et du gyrus denté. De plus, nous avons analysé comment l’expression de ces marqueurs est modifiée en contexte de maladie d’Alzeimer. Nous cherchons actuellement à mieux caractériser les voies de signalisation qui régulent la neurogenèse hippocampale.

Défauts de développement cérébral causés par une infection congénitale au CMV (Natacha Teissier)

Nos études de cerveaux foetaux infectés par le CMV ont montré que la sévérité des anomalies cérébrales, qui regroupent des microcéphalies, des leucoencephalopathies et des dommages du système limbique et des bulbes olfactifs, est principalement liée à la densité des cellules infectées et au tropisme du virus pour les progéniteurs neuraux. Nous avons entrepris de déterminer comment l’infection au CMV altère aussi le développement du cervelet.

Déficit énergétique au cours de la neurogenèse et MCPH (Jeannette Nardelli)

La recherche sur les microcéphalies primaires héréditaires (MCPH), dont le caractère commun est la réduction du nombre de neurones produits dans le cortex cérébral, a été très informative sur les mécanismes qui contrôlent la croissance du cortex cérébral. Pour notre part, nos intérêts portent sur le gene MCPH1, qui produit deux isoformes: MCPH1-FL, forme complète comprenant trois domaines BRCT (BRCA-CTerminal; interactions proteine-protéine), et MCPH1-delC, délétée des deux domaines BRCT C-ter. Au cours du développement du cortex cérébral de souris, nous avons montré que

1. l’expression de Mcph1 est restreinte aux progéniteurs de type glie radiaire (RGC) et durant une courte période précédant la production des neurones corticaux ;
2. sa délétion induit des mitoses ectopiques et de la mort cellulaire, maximale à E12.5 ;
3. la protéine Mcph1 est recrutée aux mitochondries et module leur activité ; 3) l’expansion des RGCs précoces est associée à la stimulation de la gluconeogenèse, elle-même dépendante de Mcph1.

L’ensemble de nos données a mis en évidence un nouveau rôle de Mcph1, en rapport avec la réponse à une demande énergétique accrue dans les progéniteurs neuraux très prolifératifs. Elles indiquent qu’un déficit de cette réponse peut être impliqué dans l’incidence de microcéphalie. Pour mieux comprendre le rôle de MCPH1 et de manière plus globale l’influence du métabolisme énergétique sur la corticogenèse, nous avons fixé les objectifs suivants :

• Déterminer le rôle respectif des deux isoformes de MCPH1, exprimées de manière divergente au cours de la corticogenèse humaine.
• Poursuivre la caractérisation des mécanismes qui régulent, par les voies du métabolisme énergétique (glycolyse/gluconeogenèse versus phosphorylations oxydatives), l’équilibre prolifération/différenciation et l’expression de MCPH1.

Pour atteindre ces objectifs, nous utiliserons les stratégies et outils suivants :

• Inhibition de l’expression de MCPH1 par un système Cre/lox dans des progéniteurs en cultures et déterminer comment MCPH1 intervient dans les réseaux moléculaires, qui coordonnent cycle cellulaire et le métabolisme énergétique.
• Surexpression de chacune des isoformes de MCPH1 étiquetée avec l’épitope HA, in vivo par électroporation in utero chez la souris (col. Colette Dehay, Inserm U1208), ou par transduction avec un système lentiviral d’expression inductible ; analyse de l’impact de cette surexpression sur le devenir des progéniteurs neuraux.
• Identification de partenaires moléculaires de MPCH1 à la mitochondrie par co-immunoprécipitation et analyse par spectrométrie de masse des protéines interagissant avec les isoformes HA-MCPH1 transduites (col. Marcos Malumbres, CNIO, Madrid).
• Identification des éléments cis-régulateurs de MCPH1 et des voies de transactivation, et des changements épigénétiques induits par la mutation de MCPH1 ou la privation en glucose.

L’ensemble de nos résultats permettent d’évaluer comment les facteurs environnementaux, y compris nutritionels, influent sur les conséquences d’anomalies génétiques qui affectent la prolifération des progéniteurs neuraux pendant les stades précoces du développement cérébral.