Caractérisation du rôle de CRMP4 dans la signalisation sémaphorine 3E et le développement du fornix

Le mardi 19 octobre 2021, Charlotte RAVANELLO soutiendra sa thèse intitulée "Caractérisation du rôle de CRMP4 dans la signalisation sémaphorine 3E et le développement du fornix".

Cette thèse a été encadrée par Jean-Christophe DELOULME.

Résumé

L'un des objectifs des neurosciences est d'élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la morphogenèse neuronale et conduisant à la mise en place de réseaux neuronaux. Au cours du développement embryonnaire, les neurones établissent entre eux des milliards de connexions via l’émission de dendrites et d’axones qui vont croitre rapidement grâce au cône de croissance situé à leur extrémité. Cette croissance est finement régulée, par les molécules de guidage rencontrées par le cône de croissance, mais dépend également du type de récepteurs pour ces molécules et des effecteurs intracellulaires propres au neurone. Notre laboratoire s’est intéressé au fornix post-commissural, un tract composé d’un ensemble d’axones de neurones du subiculum, appartenant à la formation hippocampique, et qui projettent dans les corps mamillaires de l’hypothalamus. Le fornix post-commissural appartient au système limbique et est impliqué dans la mémoire, la gestion des émotions et la navigation. L’altération de l’intégrité de cette structure a été associée à des troubles psychiatriques ainsi qu’à des maladies neurodégénératives. Son développement est contrôlé par la sémaphorine 3E (Sema3E), une molécule de guidage exerçant un effet attractif sur les neurones du subiculum via un complexe de récepteurs constitué de la plexine D1 (PlxD1), de la neuropiline 1 (Nrp1) et du VEGFR2. La liaison de la Sema3E sur la PlxD1 et la transduction du signal via le VEGFR2 induit le recrutement de la voie PI3K/Akt/GSK3β. Cependant les acteurs responsables, in fine, du remodelage du cytosquelette, essentiel pour permettre la croissance axonale, restaient à identifier. Les CRMP1, 2 et 4 ont été caractérisées au départ comme des acteurs de la signalisation sémaphorine 3A, dans laquelle elles régulent, entre autres, la croissance neuritique à travers leur capacité à agir sur le cytosquelette. Ces protéines peuvent en effet se lier avec l’actine et modulent également la dynamique des microtubules via leur déphosphorylation/phosphorylation par GSK3β dont elles sont un substrat. Ces différents éléments tendaient à faire des CRMP des candidats intéressants dont l’implication potentielle dans la signalisation Séma3E méritait d’être étudiée. Parmi ces trois CRMP, seule l’absence de CRMP4 dans des neurones issus du subiculum en culture bloque leur capacité à voir leur croissance axonale stimulée en présence de Séma3E. De plus l’analyse de la neuroanatomie d’embryons de souris CRMP4 révèle que ces animaux présentent à la naissance un développement anormal du fornix post-commissural et qui perdure à l’âge adulte. Une altération similaire de ce tract est présente chez des souris double hétérozygote CRMP4/Sema3E, montrant une interaction entre ces deux gènes et entérinant le lien entre CRMP4 et Sema3E in vivo. De manière surprenante, CRMP4 interagit avec le complexe de récepteurs de PlxD1/Nrp1/VEGFR2 seulement à l’intérieur de microdomaines membranaires ayant une composition lipidique particulière et déjà caractérisés dans des mécanismes de guidage, les DRM (detergent resistant membrane). L’ajout de Sema3E sur des neurones du subiculum en culture a permis de mettre en évidence l’inhibition de la phosphorylation de CRMP4, en aval de la voie Akt/GSK3β. De plus nous avons montré que l’intégrité des DRM de même que le domaine de liaison de CRMP4 au cytosquelette étaient nécessaires à l'activité stimulatrice de croissance de la Sema3E, suggérant un rôle pour CRMP4 à l'interface entre les récepteurs de la Sema3E membranaires et le cytosquelette. Ces différents résultats mettent en évidence le rôle essentiel de CRMP4 dans la signalisation Sema3E conduisant au développement du fornix et contribue à apporter une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans l'établissement spécifique des connexions neuronales au cours de la mise en place en place du cerveau.

Composition du jury

•     Mme Fanny MANN, Institut de biologie du développement de Marseille, Luminy
•     Mr Xavier NICOL, Institut de la vision, Paris
•     Mme Chloé DOMINICI, Institute for research on cancer and aging, Nice
•     Mr Alain BUISSON, Grenoble Institut des Neurosciences, Grenoble
•     Mr Jean-Christophe DELOULME, Grenoble Institut des Neurosciences, Grenoble - Directeur de thèse