Cycle cellulaire et migration inter-cinétique

Les progéniteurs neuronaux ont la particularité de subir une migration inter-cinétique de leur noyau en coordination avec les phases du cycle cellulaire (Fousse 2019): les mitoses ont lieu à la surface du ventricule et la phase de synthèse dans la partie basale de la zone ventriculaire

(Miyata 2004). Il est connu que la durée des phases du cycle module le devenir cellulaire des

progéniteurs neuronaux. Un cycle cellulaire court favorise ainsi la prolifération en limitant l’exposition de la cellule aux facteurs de différenciation en particulier lors des phases G1/S (Del Bene 2008, 2010, Arai 2011). Au contraire, un cycle long favorise la différenciation

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(Calegari 2005). De plus, ces mêmes travaux associent la prolifération à l’allongement de la

phase S favorisant la fidélité de réplication de l’ADN et évitant une différenciation trop rapide

(Aray 2011). L’injection de BrdU entre E12.5 et E17.5 dans le modèle zQ175 a révélé une

élévation du nombre de cellules BrdU-positives notamment entre E12.5 et E14.5. (Le Friec en

préparation). Ces données, ajoutées aux anomalies d’index mitotiques observées pendant les

phases précoces -E12.5 et E13.5- suggèrent que la mutation de la HTT intervient dans la régulation du cycle cellulaire des progéniteurs apicaux. Au niveau moléculaire, certains mécanismes, auxquels la HTT contribue, pourraient contribuer à la modification de la dynamique du cycle cellulaire observé dans les zQ175, notamment l’assemblage et le désassemblage du cil primaire (Keryer 2011). En effet, l’accumulation de la HTT à la surface apicale correspond à la localisation du cil primaire des progéniteurs apicaux au cours de la neurogenèse corticale (Le Friec en préparation). La HTT est localisée à la base des cils primaires des neurones, des photorécepteurs ciliés et des cellules multi-ciliées (Haremaki 2015, Karam 2015, Keryer 2011). Elle est particulièrement abondante dans l’axonème, la structure centrale du cil primaire (Karam 2015). L’inactivation de la HTT chez la souris conduit à une atrophie du cil dans les neurones murins et une réduction de la cilliogenèse a été observée par des approches utilisant des morpholinos dans le modèle xénope (Haremaki 2015, Keryer 2011). De façon intéressante, l’analyse du cil dans un modèle génétique homozygote HdHQ111/Q111 a montré un effet inverse caractérisé par une hypertrophie ciliaire des cellules épendymaires (Keryer 2011). Dans le cil primaire, la HTT interagit avec HAP-1 et PCM1 (pour pericentriolar material 1) où elle permet le transport rétrograde de PCM1

(Haremaki 2015, Keryer 2011). Ce transport est assuré par la formation du complexe

HAP-1/Dyneine/Dynactine (Keryer 2011).

Au cours de la corticogenèse, le rôle de la HTT et l’effet de sa mutation sur la dynamique du cil primaire restent méconnus. Pourtant, le cil primaire joue un rôle prépondérant dans plusieurs étapes du développement, notamment lors de la prolifération et de la différenciation des progéniteurs neuronaux. Les anomalies de formation et de fonction du cil primaire sont associées à plusieurs pathologies développementales regroupant les ciliopathies (Noris 2012), l’holoproencéphalie (Gorivodsky 2009, Goetz 2012) et hydrocéphalie (Banisz 2005, Carter 2012). L’altération de la formation du cil peut en effet modifier l’exposition des progéniteurs aux morphogènes, et ainsi conduire à une dynamique neurogénique différente, ce qui aura des conséquences sur la future architecture du cortex (Guemez-Gamboa 2014, Lepanto 2016). En effet, les dysfonctionnements du cil induisent différents types d’aberrations du développement cortical incluant la réduction du volume cortical et l’altération de son organisation, similaires à ceux observés dans les modèles de perte de fonction et de knock-in (Godin 2010, Molina-Calavita 2014). Il me parait donc d’intérêt d’étudier plus en détails l’effet

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de la mutation au cours de la corticogenèse sur ces aspects. Ceci pourrait être adressé en observant l’état du cil primaire au cours de la neurogenèse corticale. Une approche d’immunohistochimie ciblant Arl1γB marqueurs du cil permettrait de mesurer sa longueur et sa position et d’identifier d’éventuelles anomalies.

J’ai observé une neurogenèse précoce des neurones de la couche VI TBR1-positifs corrélée à une augmentation des mitoses apicales à E12.5 (Le Friec en préparation). Dans un premier temps, il faudrait clairement établir le lien entre cette augmentation des mitoses et l’identité cellulaire des cellules générées afin de les lier éventuellement à l’augmentation en neurones TBR1. Ceci pourrait être fait par une approche cumulant éléctroporation in utero et injection de BrdU afin de pouvoir tracer les cellules ayant incorporé le BrdU dans les stades précoces. Cette augmentation de mitose associée à l’augmentation de neurones TBR1-positif suggère que dans les phases précoces de la neurogenèse corticale la mutation à l’état hétérozygote induit la génération précoce de neurones. On pourrait supposer que dans ce processus la HTT est en compétition avec la HTT mutée, contribuant à désorienter le fuseau selon un mode dominant négatif.

De plus, l’augmentation précoce du nombre de mitose et de progéniteurs en phase S suggère un dérèglement du cycle cellulaire et da la migration nucléaire intercinétique (Le Friec en préparation). La HTT par son interaction avec les différents moteurs moléculaires pourrait également altérer la migration nucléaire inter-cinétique et le cycle cellulaire. Kif1a, la kinésine contribuant à la migration basale, interagit avec la HTT et son interaction avec HAP-1 est prédite par homologie de séquence (Shirasaki 2012, Lumsden 2016). La dynéine et la dynactine, qui contribuent à la migration apicale, sont elles aussi en interaction avec la HTT

(Caviston 2011). La migration du noyau pourrait donc être altérée par un recrutement altéré

des moteurs moléculaires favorisant les défauts de prolifération et de mitoses observés dans notre étude (Le Friec en préparation). Ceci pourrait être adressé par une approche d’électroporation in utero afin d’exprimer une protéine GFP dans les progéniteurs. Cette méthode permettrait de mesurer la durée du cycle et les éventuelles interactions de la HTT au cours de la migration nucléaire inter-cinétique. Enfin, un défaut de la réparation de l’ADN pourrait également être une cause la modulation de la phase S (Arai 2011). En effet, la mutation de la HTT pourrait modifier la fonction du facteur de transcription REST. Ce dernier a récemment été identifié pour son rôle favorisant la réparation de l’ADN au cours de la réplication des progéniteurs neuronaux (Nechipuruk 2016). Son inactivation au cours du développement du cortex embryonnaire conduit à une modulation de la phase S et des dommages à l’ADN (Nechipuruk 2016). La localisation de REST est régulée par la HTT qui coordonne son trafic en direction du noyau via le complexe dynéine/dynactine (Shimojo 2008).

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Un défaut d’importation de REST pendant la phase de synthèse pourrait donc être modifier la durée de la phase S, ce qui reste à démontrer dans le contexte de la MH.

1.4. Impact différentiel de la mutation de la HTT au cours du