Molecular mechanisms of spinal commissural axon guidance

Nursen Balekoglu

Directeur : Frédéric Charron

En personne : 
Auditorium de l'IRCM
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Code : 979343

Résumé
La bonne mise en place des circuits neuronaux nécessite que les axones naviguent sur de longues distances pour atteindre leurs cibles au cours du développement du système nerveux. Des signaux de guidage attractifs et répulsifs dans l'environnement extracellulaire guident les axones. Les signaux de guidage se lient à leurs récepteurs sur le cône de croissance, la structure mobile à l'extrémité des axones en croissance, et activent la cascade de signalisation pour le remodelage du cytosquelette d'actine du cône de croissance. La nétrine-1 et Sonic hedgehog (Shh) sont deux signaux de guidage majeurs qui attirent les axones des neurones commissuraux vers la ligne médiane ventrale via leurs récepteurs Dcc et Boc, respectivement. Dans le chapitre 4, nous étudions la signalisation Nétrine-1/Dcc. Des mutations dans la signalisation Netrin-1/DCC ont été liées au syndrome des mouvements en miroir (MM), qui se caractérise par des mouvements involontaires d'un côté du corps qui miment les mouvements volontaires du côté opposé du corps. Une mutation autosomique dominante a été trouvée dans ARHGEF7 dans un cas familial de MM. Arhgef7 est une Rho GEF qui active les Rho GTPases Rac1 et Cdc42, qui sont des commutateurs moléculaires pour le remodelage du cytosquelette d'actine. Ma contribution était d'étudier le rôle in vivo d'Arhgef7 pour le guidage axonal des neurones commissuraux de la moelle épinière chez des souris hétérozygotes pour Arhgef7 (Arhgef7het). Nous avons constaté que les souris Arhgef7het présentent des défauts dans les trajectoires des axones commissuraux dans la moelle épinière embryonnaire. Le faisceau d'axones commissuraux est plus dispersé et plus large dans la moelle épinière ventrale des embryons mâles Arhgef7het par rapport au contrôle. Nous avons également constaté que les adultes mâles Arhgef7het ont des défauts dans la latéralisation du contrôle moteur dans le test de la marche sur une échelle horizontale. Cela indique un phénotype rappelant les MM et compatible avec les défauts observés dans les trajectoires des axones commissuraux de la moelle épinière. Dans le chapitre 5, nous avons étudié comment Boc régule le remodelage du cytosquelette en réponse à Shh. Nous avons criblé pour des protéines interagissant avec Boc dans un test de biotinylation dépendant de la proximité (BioID) et avons trouvé comme candidat le complexe régulateur WAVE (WRC). Le WRC est un complexe hétéropentamérique composé de NCKAP1/1L, CYFIP1/2, ABI1/2/3, WAVE1/2/3 et BRK1. Le WRC agit en aval de Rac1 pour favoriser le remodelage du cytosquelette d'actine. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que le WRC pourrait être important pour le guidage du cône de croissance médié par Shh. En utilisant des tests biochimiques, nous avons montré que Boc interagit avec le WRC et que cette interaction est régulée par Shh. De plus, l'inactivation de Nckap1 ou Cyfip1/2 dans les neurones commissuraux de la moelle épinière empêche le guidage des axones vers un gradient Shh in vitro, indiquant que le WRC est nécessaire pour l'attraction des axones médiée par Shh. En plus de notre découverte du WRC en tant qu'effecteur de Boc, le WRC a également été lié à d'autres récepteurs qui agissent dans le guidage des axones commissuraux. Ainsi, dans le chapitre 6, nous avons étudié le rôle in vivo de Nckap1 dans le guidage axonal des neurones commissuraux de la moelle épinière. Nous avons utilisé différents promoteurs Cre pour supprimer conditionnellement Nckap1 chez la souris à différents moments et/ou dans différentes populations de neurones commissuraux au cours du développement et analysé les trajectoires des axones commissuraux de la moelle épinière de ces souris à des stades embryonnaires. Ces travaux aident à comprendre le rôle de Nckap1 et, par conséquent, le rôle de WRC dans le guidage des axones commissuraux de la moelle épinière. Cette étude contribue à notre compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents au guidage axonal médié par la nétrine-1/Dcc et Shh/Boc en identifiant les effecteurs reliant Dcc et Boc au cytosquelette d'actine