Transcript Réparation post-lésionnell

Programme Sorbonne Universités / China Scholarship Council
Proposition de sujet de thèse
Titre: Réparation post-lésionnelle de réseaux neuronaux dans un cerveau vieillissant: le rôle de
ROR dans la néosynaptogenèse et la restauration fonctionnelle de la voie olivocérébelleuse
Domaine scientifique : Neuroscience
Mots clefs: synaptogenèse, reinnervation, neuro-ageing, cervelet
Co supervision : Oui ☒ Non ☐
Cotutelle : Oui ☐ Non ☒
Directeur(s) de thèse : Pr Rachel SHERRARD et Pr Ann LOHOF
Etablissement du (des) directeur(s) de thèse : Université Pierre et Marie Curie Paris 6
Adresse email du (des) directeur(s) de thèse: [email protected]/[email protected]
Ecole doctorale : ED158 Cerveau Cognitition Comportement
Laboratoire : UMR8256 Adaptation Biologique et Vieillissement, Equipe Développement, Réparation
et Vieillissement Cérébral
Adresse du laboratoire : Bat B, 4eme étage, Boite 14 UPMC, 9 Quai St Bernard, 75005, Paris FRANCE
Site web : http://www.ibps.upmc.fr/fr/Recherche/umr-8256
Nom du directeur du laboratoire : Pr Bertrand FRIGUET/Pr Rachel SHERRARD
Email du directeur du laboratoire : [email protected]/[email protected]
Numéro de telephone du directeur du laboratoire : +33 (0) 1 44 27 37 02/+33 (0) 1 44 27 33 78
Description du projet scientifique (2 pages max.):
Problèmatique: Le cerveau étant constitué de réseaux neuronaux précis, les réseaux néoformés
après une lésion ou des dégénérescences doivent être aussi précis pour rétablir la fonction cérébrale.
Notre projet vise à mieux comprendre comment maintenir ou réparer des connexions neuronales
dans le cerveau âgé et/ou après un traumatisme, pour éviter le déclin des capacités cognitives et
motrices et pour diminuer le risque d’entrée dans la dépendance des personnes âgées ou cérébrolésées. Nous cherchons à identifier des mécanismes généraux permettant de prévenir et/ou de
réparer les dysfonctionnements et les pertes synaptiques qui surviennent au cours du vieillissement
ou dans les neuropathologies.
Notre modèle expérimental est la voie olivocérébelleuse des rongeurs. Ce circuit neuronal,
réunissant un noyau du tronc cérébral (l’olive inférieure) au cervelet, est impliqué dans
l'apprentissage moteur et spatial. Ces deux fonctions diminuent au cours du vieillissement lors de
l’atrophie aussi bien des axones olivaires que de leurs cellules cibles cérébelleuses. Ces
dysfonctionnements surviennent plus précocement dans les souris portant la mutation staggerer
(sg), une perte de fonction du gène RORa un récepteur nucléaire distribué dans de nombreux tissus
et qui y régule différents réseaux de gènes. La souris hétérozygote +/sg est un modèle établi de
vieillissement précoce. La voie olivocérébelleuse est aussi un modèle de lésion axonale: une lésion
unilatérale de cette voie au cours du développement conduit l’olive lésée à dégénérer et l’olive
restante à projeter de nouveaux axones dans l’hémisphère dénervé du cervelet. Nous pouvons
induire cette réinnervation chez la souris adulte par l’application du facteur trophique BDNF. La
réinnervation induite est atteint les neurones cibles adéquats et elle permet une restauration
fonctionnelle visible sur des analyses comportementales.
Pour mieux comprendre les mécanismes sous-tendant la réparation/manque de réparation dans le
système nerveux, nous avons mis au point un modèle in vitro de la voie olivocérébelleuse (explant),
dans lequel nous pouvons modifier séparément le génotype soit des axones réinnervants (olive
inférieure), soit des cellules de Purkinje cibles. Donc nous avons un modèle de lésion axonale (voie
olivocérébelleuse), et un modèle de vieillissement précoce (souris +/sg); l'ensemble nous permet
d'étudier ce processus de réparation, in vivo et in vitro. Nous avons des résultats préliminaires qui
montrent que, dans les explants haplo-insuffisants de RORa, la réinnervation post-lésionnelle est
possible mais à un niveau nettement inférieur (50% au moins) à celle observée dans les explants
sauvages. Il a également été montré que cela est le résultat d’une action conjointe de la protéine
RORα au niveau pré-synaptique et post-synaptique.
Tâche 1: Pour analyser les voies de signalisation intracellulaire dirigeant le processus de
réinnervation, nous chercherons des gènes dont l’expression est modifiée dans les cellules de
Purkinje ou dans l’olive pendant la reinnervation induite par le BDNF. Nous avons identifié dans un
premier temps des gènes candidats qui interagissent avec le BDNF pour faciliter la plasticité
synaptique. Le gène RORa est un facteur de transcription qui régule de très nombreux gènes dans les
tissus ou il s’exprime et il est possible qu’il régule directement (ou indirectement) l’expression des
gènes que nous avons identifiés come critiques dans la réinnervation. Pour étudier leurs rôles dans
notre système, nous évaluerons leur profil d’expression dans des explants +/sg ou +/+ après
différents lésions/traitements. Spécifiquement, nous étudierons l'expression de ces gènes : (1) dans
le système +/+ mature, (2) quand les axones réinnervants sont +/sg, (3) quand les cellules cibles
Purkinje sont +/sg et (4) quand les deux partenaires synaptiques sont +/sg.
Tâche 2: Dans une deuxième étude, nous modifierons in vitro l’expression ou l’action des gènes
identifiés dans la Tâche 1, qui auraient des rôles possibles dans le processus de réparation postlésionnelle. Avec des anticorps bloquants spécifiques pour les protéines impliquées, ou avec des
lentivirus pour infecter soit la cible (les cellules de Purkinje), soit les neurones olivaires, nous
évaluerons si les gènes que nous aurons identifiés modifient la réinnervation à la suite d’une lésion.
Ceci sera fait dans les explants +/+ et dans les explants +/sg, et avec des génotypes mélangés (voir
Tache 1). Nous espérons obtenir également ordonner en réseaux définis l’action de ces différents
gènes.
Tâche 3: Dans une dernière étude, nous modifierons in vivo l’expression des gènes impliqués dans ce
processus de réinnervation post-lésionnelle. Nous utiliserons les mêmes traitements que dans la
Tâche 2, mais en les appliquant in vivo, soit dans le cervelet dénervé, soit dans l’olive inférieure
reinnervate. Des expériences de comportement et d’immunohistochimie seront faites pour évaluer
à la fois le degré de réinnervation et les conséquences comportementales de ces traitements. Les
expériences seront faites chez l’animal +/+ âgé, et chez des animaux +/+ adulte ou +/sg pour voir s’il
existe des modifications de la réinnervation pendant le vieillissement.
Deux publications scientifiques majeures dans le domaine du sujet proposé :
Willson ML, McElnea C, Lohof AM, Mariani J & Sherrard RM (2008) BDNF increases homotypic
olivocerebellar reinnervation and associated fine motor and cognitive skill. Brain 131, 1099-1112.
Chen X, Heck N, Lohof AM, Rochefort C, Morel MP, Wehrlé R, Doulazmi M, Cannaya V, Avci HX,
Mariani J, Rondi-Reig L, Vodjdani G, Sherrard RM, Sotelo C, Dusart I (2013) Mature Purkinje cells
require the retinoic acid-related orphan receptor alpha (ROR) to maintain climbing fiber
monoinnervation and other adult characteristics. J Neurosci 33:9546 –9562