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| - Le fonctionnement du système nerveux dépend de la mise en place d'un réseau complexe de connexions neuronales au cours du développement embryonnaire et postnatal. Comprendre comment ces réseaux neuronaux s'établissent est un axe majeur de la neurobiologie du développement. Au-delà de son importance fondamentale, la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires du guidage axonal représente un enjeu capital pour appréhender les situations pathologiques consécutives à des troubles lésionnels ou dégénératifs du système nerveux, compte tenu de l'importance des mécanismes développementaux dans la réparation des circuits neuronaux adultes. Au sein de l'équipe Physiopathologie des Troubles Neurodégénératifs et Adaptatifs de l’unité CNRS UMR 6187, le Pr. Afsaneh Gaillard a récemment réussi à reconstruire la voie nigrostriée dans un modèle murin de la maladie de Parkinson, par greffe de cellules embryonnaires issues du mésencéphale ventral. Afin d'identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu, nous nous sommes attachés à étudier les mécanismes de guidage axonal des neurones dopaminergiques issus du mésencéphale ventral vers leur région cible, le striatum, pendant l’embryogenèse chez la souris. De précédentes études ont suggéré l'implication du couple de molécules de guidage éphrine-A5/EphA5 en se basant sur l'expression de leurs ARNm respectivement mis en évidence dans le striatum et dans le mésencéphale ventral. Cependant, aucune implication fonctionnelle n'a été démontrée. Ainsi, nous sommes-nous tout d'abord attachés à décrire, in vivo, l'expression de la protéine éphrine-A5 par immunohistochimie dans le système nerveux central de la souris au cours du développement, avant d'émettre l'hypothèse de l'implication de l'interaction éphrine-A5/EphA5 dans la mise en place de la voie mésostriatale. Nous avons notamment détecté à proximité des axones dopaminergiques, pendant l'embryogenèse et le développement post-natal, l'expression de la protéine éphrine-A5 dans le thalamus, dans le télencéphale ventral selon un gradient décroissant rostro-caudal et ventro-dorsal, et dans le striatum. Nous avons montré, in vitro par immunocytochimie et in vivo par immunohistochimie, qu'une proportion de neurones dopaminergiques exprime la protéine réceptrice EphA5. De plus, nous avons observé, par stripe assay, que la protéine purifiée éphrine-A5 exerce un effet répulsif sur la majorité des projections dopaminergiques. Chez l'embryon dont le gène codant pour éphrine-A5 a été invalidé, nous avons mis en évidence, par western blot, une diminution de l’expression de la tyrosine hydroxylase, marqueur des neurones catécholaminergiques, dans le mésencéphale ventral. L'ensemble de ces résultats suggèrent que les éphrines-A, et plus particulièrement éphrine-A5, participent au guidage axonal et à la mise en place topographique des connexions dopaminergiques mésostriatales. Ce travail nous a amenés à proposer un nouveau modèle de guidage axonal des connexions dopaminergiques mésostriatales chez la souris, dans lequel l'interaction répulsive éphrine-A5/EphA5 participerait au maintien de la trajectoire rostro-ventrale de la voie mésostriatale et à la distribution topographique des projections dans le striatum.
- Nervous system activity depends on the establishment of a complex network of neuronal connections during embryonic and postnatal development. Understanding how these neural networks are established is a major focus of developmental neurobiology. Beyond its fundamental importance and given the significance of developmental mechanisms in the repair of adult neural circuits, elucidating the cellular and molecular mechanisms of axon guidance is necessary to understand the pathological conditions resulting from lesions or degenerative disorders of the nervous system. In the “Physiolopathologie des Troubles Neurodégénératifs et Adaptatifs” CNRS UMR 6187 laboratory, Prof. Afsaneh Gaillard managed to restore the nigrostriatal pathway in a mouse model of Parkinson's disease by grafting embryonic cells from the ventral midbrain in the substantia nigra. This work suggests that guidance cues are present in the adult tissue and may help to repair this pathway. In order to identify the molecular mechanisms that may be involved in this pathological condition, we investigated the mechanisms of guidance of dopaminergic neurons arising from the ventral midbrain during embryogenesis and connecting onto the striatum. Previous studies have suggested the involvement of ephrin-A5/EphA5 guidance molecules. However, no functional role neither expression of these proteins have been demonstrated up to now. We then showed, using immunohistochemistry, that ephrin-A5 protein is widely expressed in the central nervous system of mice during development. We more particularly detected ephrin-A5 in the vicinity of midbrain dopaminergic axons in the thalamus, the ventral forebrain and the striatum. Moreover, we showed, that a proportion of dopaminergic neurons express the receptor protein EphA5. In addition, we observed, in stripe assay, that the purified protein ephrin-A5 has a repellent effect on dopaminergic projections. Finally, the study of ephrin-A5 knock-out mouse embryos exhibited a decrease of tyrosine hydroxylase (used as marker for midbrain dopaminergic neurons) expression in the substantia nigra. Overall, this study suggests that ephrins-A and particularly ephrin-A5 may participate in the axon guidance of the dopaminergic mesostriatal pathway. This led us to propose a new model of axon guidance of dopaminergic mesostriatal connections in mice, in which the repulsive interaction between ephrin-A5, expressed in the microenvironnement of dopaminergic fibers, and EphA5, expressed on midbrain dopaminergic neurons, participate in the maintenance of the rostro-ventral trajectory of this pathway and in the topographic distribution of dopaminergic projections onto the striatum.
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