Morphogenèse du cerveau des vertébrés

Notre équipe s’intéresse aux mécanismes moléculaires et cellulaires de la morphogenèse du cerveau des vertébrés, et à leurs perturbations dans les maladies humaines. Nous étudions plus particulièrement les processus de polarité cellulaire et la localisation dynamique de déterminants intracellulaires (ARN, protéines). 

  • Notre premier projet est de disséquer les fonctions du cil primaire dans la morphogenèse du cerveau chez la souris et le poisson zèbre. Les cils primaires sont des organites microtubulaires à fonctions sensorielles, dont les défauts conduisent à des maladies humaines, les ciliopathies. Nous étudions les fonctions du gène ciliaire Ftm/Rpgrip1l dans la morphogenèse du cerveau, les comportements cellulaires et la signalisation.
  • Notre second projet est d’étudier le transport axonal des ARNm et leur traduction locale dans le système nerveux en développement, in vivo dans l’embryon de poisson zèbre.
  • Notre troisième projet explore la coordination entre migration cellulaire et émergence axonale dans le système nerveux en développement. 

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Notre équipe s’intéresse aux mécanismes moléculaires et cellulaires de la morphogenèse du cerveau des vertébrés, et à leurs perturbations dans les maladies humaines. Nous étudions plus particulièrement les processus de polarité cellulaire et la localisation dynamique de déterminants intracellulaires (ARN, protéines).

Le projet principal de l’équipe est de disséquer les fonctions du cil primaire dans la morphogenèse du cerveau chez la souris et le poisson zèbre. Les cils primaires sont des organites microtubulaires à fonctions sensorielles, dont les défauts conduisent à des maladies humaines, les ciliopathies. Nous centrons nos études sur le gène ciliaire Ftm/Rpgrip1l, impliqué dans les ciliopathies sévères avec malformations cérébrales. Nous étudions le rôle de ce gène dans la morphogenèse du cerveau, les comportements cellulaires et la signalisation.

Notre second projet, mené par François Giudicelli, est d’étudier le transport axonal des ARNm et leur traduction locale dans le système nerveux en développement, in vivo dans l’embryon de poisson zèbre. Nous analysons les mécanismes impliqués dans ce transport et recherchons sa fonction biologique au cours du développement du système nerveux.

Notre troisième projet, récemment initié par Marie Breau, consiste à étudier la coordination entre migration cellulaire et émergence axonale dans le système nerveux en développement, en utilisant comme modèle la morphogenèse de la placode olfactive du poisson-zèbre. 

Résultats importants

  • Rôle des cils primaires

Nous avons étudié la fonction de Rpgrip1l chez la souris et le poisson zèbre. Nous avons montré que cette protéine joue un rôle dans la régionalisation du télencéphale et la morphogenèse du bulbe olfactif chez la souris, via la formation d’une forme répresseur du facteur de transcription Gli3. Ces données expliquent l’apparition d’agénésies bulbaires dans les ciliopathies (Besse et al., 2011). Nous avons aussi identifié un rôle original pour RRpgrip1l dans l’établissement de la polarité planaire (PCP). La perte de fonction de Rpgrip1l conduit à des défauts de PCP dans la cochlée murine et le plancher du tube neural chez le poisson. Nous avons montré que Rpgrip1l contrôle ce processus en partie par la stabilisation de la protéine Dishevelled (Mahuzier et al., 2012).

  • Transport axonal des ARNm

Nous avons établi l’embryon de poisson zèbre comme modèle pour étudier le transport axonal des ARNm dans le système nerveux en développement. Nous avons démontré la présence de plusieurs espèces d’ARNm dans les axones in vivo et avons mis au point un système rapporteur qui nous a permis d’étudier les mécanismes de ce transport (Baraban et al., 2013). 

Projets

  • Rôle des cils primaires dans la morphogenèse du cerveau

Nous poursuivrons notre étude des fonctions diverses des cils primaires dans la morphogenèse du cerveau antérieur et dans la polarité planaire, en exploitant les modèles souris et poisson zèbre, et des outils multiples disponibles au laboratoire. Nous voulons en particulier aborder la dynamique de l’établissement de la PCP dans la plaque du plancher du poisson zèbre en utilisant l’imagerie sur embryons vivants.

  • Transport axonal des ARNm et traduction locale in vivo

En nous basant sur nos résultats antérieurs et en mettant à profit les outils que nous avons développés, nous allons maintenant analyser la fonction de la synthèse protéine localisée dans les axones, au cours du développement du système nerveux du poisson zèbre. Nous avons aussi l’intention de développer de nouveaux outils pour visualiser les ARNm dans les embryons vivants et pour mettre en évidence la synthèse protéique localisée dans les axones d’espèces spécifiques d’ARNm. 

Collaborations

- Ruxandra Bachmann & Stephan Neuhauss, University of Zürich, Switzerland.  

- Bénédicte Durand, Université de Lyon, France.

- Christoph Gerhardt & Uli Rüther, Heinrich Heine University, Düsseldorf, Germany. 

- Cecilia Moens, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, USA. 

- Mireille Montcouquiol, Institut Magendie, Bordeaux, France

- Sophie Saunier, Institut Imagine, Hopital Necker, Paris, France. 

- Thomas Theil, University of Edinburgh, UK