Coordination de la différenciation cellulaire au cours du développement du cervelet. – SWITCH

Le développement du cervelet est le siège d'un réseau complexe d'interactions entre un nombre limité de types cellulaires. L'approche génétique chez la souris permet d'envisager une compréhension approfondie des différentes phases de développement, la prolifération, la migration et la différenciation cellulaire, dans leur contexte naturel. SWITCH est un consortium de 3 laboratoires qui mettent en commun leur savoir faire génétique et leur connaissance du développement cérébelleux pour essayer d'intégrer les mécanismes développementaux contrôlés par un groupe de gènes impliqués dans le développement du cervelet. Nous attendons de ce programme qu'il révèle comment s'articulent les fonctions de facteurs extrinsèques et intrinsèques pour contrôler le devenir des cellules de Purkinje, des précurseurs des cellules granulaires, des interneurones GABAergiques, et des oligodendrocytes du cervelet.
//Les trois partenaires impliqués ont focalisé leur attention sur les gènes codant pour des facteurs de transcription (TRalpha, TRbeta, RORa, Otx2, Barhl2, Gbx2, FoxP2 et Mash1) et le récepteur membranaire Rig1, tous connus pour leurs rôles importants à différents stades du développement du cervelet. Ces gènes ont des modes d'expression et des fonctions contrastées : TRalpha, TRbeta, RORa codent pour des récepteurs nucléaires, Gbx2, Otx2, Barhl2 sont des gènes à homéoboites, Mash1 code pour un facteur avec un motif hélice-boucle-hélice, FoxP2 appartient à la famille Forkhead. L'utilisation combinée de souris knock-out, du transfert de gène à l'aide de vecteurs lentiviraux et des recombinaisons somatiques controlées (système CRE/loxP) nous permet de décider des lieux et des stades de développement où l'un de ces gènes est fonctionnel. Nous étudierons le développement du cervelet chez des souris mutantes ou non, en combinant l'analyse in vivo du phénotype des différents types cellulaires et la culture organotypique de tranches de cervelet. Ce dernier système préserve les interactions cellulaires en cours et facilite diverses manipulations : modifications des facteurs extrinsèques, transfert de gènes somatiques, microdissection, vidéomicroscopie, etc...
Nous approfondirons en particulier la description et l'étude des mécanismes sous-jacents à :
- les différentes phases de différenciation dendritique des cellules de Purkinje,
- la dynamique de prolifération/migration des précurseurs de neurones granulaires,
- la migration et la prolifération des précurseurs des interneurones GABAergiques dans la substance blanche,
- la différenciation des précurseurs oligodendrocytaires,
- l'interdépendance entre ces phénomènes, en analysant notamment comment des facteurs intrinsèques peuvent coordonner l'ensemble de ces phénomènes.
Nous tenterons ainsi d'établir un modèle global décrivant le comportement dynamique et intégré des différents types de cellules au cours du développement.
//Cellules de Purkinje: relation entre différenciation dendritique et mort cellulaire. Maillage d'un réseau de facteurs de transcription interdépendants régulant les différentes phases de différenciation.
Cellules granulaires: définition des paramètres génétiques définissant la dynamique de la population des précurseurs. Définition et caractérisation d'une sous population de cellules souches granulaires.
Interneurones Gabaergiques et précurseurs des oligodendrocytes: caractérisation et définition des facteurs extrinséques controlant le comportement de précurseurs communs. Facteur régissant la destination finale des interneurones.
Comportement coordonné des différents types cellulaires.
Ces connaissances nouvelles devraient permettre des avancées significatives de notre connaissance du développement du cervelet à l'échelle cellulaire et contribuer à améliorer notre compréhension des ataxies cérébelleuses, de la neurodégenerescence, et de l'apparition des médulloblastomes.