a Les facteurs extrinsèques contrôlant la prolifération des GCP

Durant la période périnatale, de multiples voies de signalisation contrôlent la prolifération intense des GCP. Le mitogène Shh, produit par les PC, est le moteur principal de cette amplification. Une seconde voie de signalisation, la voie Notch, est également nécessaire à cette amplification. Les GCP expriment le récepteur Notch2 qui reconnaît la molécule sécrétée Jagged 1. In vitro, la présence de ce ligand en quantité élevée inhibe la différenciation des GCP via la surexpression du facteur de transcription Hes1, et leur prolifération est augmentée de 3 à 5 fois. De plus, des études génétiques ont démontré qu’un des mécanismes

d’action de la voie Notch est de contrecarrer la voie de signalisation BMP, connue pour favoriser la différenciation, et de réguler positivement l’expression d’Atoh1 (Zhao et al., 2008; Machold et al., 2007). Cependant, le fait que la réduction du signal Shh conduise à une régulation négative de la voie Notch, et que l’expression de Hes1 soit induite par la voie Shh, suggèrent que la voie de signalisation Notch est également, en partie, sous le contrôle de la voie Sonic hedgehog (Dakubo et al., 2006).

Le gène Hedgehog (Hh) a été découvert en 1980 par Nusslein-Volhard et Wieshaus suite à des analyses menées sur la drosophile (Nüsslein-Volhard and Wieschaus, 1980). Au début des années 90, trois gènes homologues de Hh ont été découverts chez les vertébrés : Sonic Hedgehog, Indian Hedgehog et Desert Hedgehog. Shh est le plus puissant de ces ligands et le plus largement exprimé à la fois durant le développement et dans les tissus adultes (Roelink et al., 1994; Kawahira et al., 2003; Ingham and McMahon, 2001).

Une fois sécrété, Shh se lie et inactive la protéine transmembranaire Patched1 (Ptch1) qui, en temps normal, inhibe l’activité de la protéine transmembranaire Smoothened (Smo). En présence du ligand Shh, l’inhibition de Smo par Ptch1 dans le cil primaire, qui concentre les principaux composant de la voie Shh, est abolie et conduit à l’activation des facteurs de transcription Gli. Chez les vertébrés, il existe 3 membres de la famille Gli : Gli1, Gli2 et Gli3. Contrairement à Gli1, qui joue un rôle uniquement activateur, Gli2 et Gli3 agissent soit comme activateurs (Gli-A) soit comme répresseurs (Gli-R). En absence de Shh, Sufu (Suppressor of Fused) régule négativement la voie en se liant à Gli2 et Gli3. Cette séquestration permet deux processus : la dégradation de Gli2 et le clivage de Gli3 rendant ce dernier répresseur (Gli3R). Gli3R se libère de Sufu et peut alors être transporté dans le noyau pour inhiber l’expression des gènes cibles. En présence de Shh, Smo recrute le complexe Sufu-Gli dans le cil puis libère les Gli convertis en Gli-A. Une fois libérés, les Gli peuvent entrer dans le noyau afin de réguler l’expression des gènes cibles de la voie Shh et en particulier activer l’expression de Gli1 (Figure 11) (Varjosalo and Taipale, 2008; Cheng and Bishop, 2002; Sasaki et al., 1999; Amakye et al., 2013).

Tôt au cours du développement du cervelet, Shh est sécrété par les cellules du plexus choroïde et transporté par le fluide cérébrospinal. Il est indispensable à la génération des précurseurs GABAergiques dérivant de la zone ventriculaire. Par ailleurs, des observations faites dans des mutants murins naturels, ont conduit à la découverte de la sécrétion de Shh par

effet chez les mutants lurcher (gain de fonction de GluR∆2), staggerer (perte de la fonction de RORalpha) et reeler (déficience en reelin), le développement des cellules de Purkinje est affecté et est toujours associé à une réduction du nombre de cellules granulaires (Sotelo, 2004; Vogel et al., 2007; Mitsumura et al., 2011). Cette combinaison de phénotypes a conduit à l’hypothèse que les cellules de Purkinje sécrètent un mitogène important pour la prolifération de GCP et que la perturbation des cellules de Purkinje a donc un effet indirect sur la formation de l’IGL. Ce mitogène est Shh (Figure 11) . Le KO conditionnel de Shh dans les cellules de Purkinje entraine l’absence quasi-totale d’IGL, alors que la surexpression de Shh prolonge la prolifération des GCP et augmente la taille du cervelet (Lewis et al., 2004; Corrales et al., 2004). Une fois la voie Shh activée dans les GCP, elle induit, via une boucle rétroactive, la surexpression de Ptch1 et de Gli2 ainsi que l’expression de Gli1. Dans les GCP, Gli2 semble être le principal effecteur de la voie. La perte de fonction de Gli2 diminue la prolifération des GCP, alors que l’ablation de Gli1 et Gli3 n’a pas d’effet. De plus dans le mutant Gli2, la présence de Gli1 n’est pas détectée dans les GCP suggérant que Gli2 est indispensable pour transduire le signal Shh dans ces cellules (Corrales et al., 2004).

L’analyse transcriptomique menée par Oliver et al. a identifié N-Myc comme l’un des tout premiers gènes à être activés par la voie Shh. Dans cette même étude, les auteurs montrent l’importance de ce facteur de transcription pour la réponse à Shh : l’expression d’un dominant négatif de N-Myc dans des précurseurs en culture est capable de réduire la prolifération induite par Shh (Oliver et al., 2003). Plus tard, une autre étude a montré que l’ablation de N-Myc pouvait contrecarrer l’hyper-prolifération et la tumorigenèse induites par l’expression d’une forme dominante active de Smo (Hatton et al., 2006). De plus, in vitro, la surexpression de N- Myc dans des GCP induit l’expression du facteur de transcription Mad3, qui est en temps normal exprimé dans l’EGL supérieur, et augmente la prolifération des GCP. Réciproquement, la surexpression de Mad3 in vitro induit l’expression de N-Myc et également l’augmentation de la prolifération des GCP, même en absence de Shh. Ces résultats ont amené Yun et collègues à postuler que N-Myc et Mad3 coopèrent pour transduire la voie de signalisation Shh dans les GCP (Yun et al., 2007).

Enfin, il existe une hypothèse suggérant que la sécrétion de Shh par les cellules de Purkinje pourrait être négativement régulée par les GCP. Cette hypothèse a été proposée à la suite de l’analyse du mutant Kif3a où les cellules de Purkinje produisent une quantité plus élevée de Shh alors que les GCP, dont les cils primaires sont défectueux, prolifèrent beaucoup moins (Spassky et al., 2008).

En plus de ces voies de signalisation, viennent s’ajouter, dans la catégorie des facteurs extrinsèques régulant la proliférations des GCP, les composants de la matrice extracellulaire comme l’intégrine bêta-1, exprimée dans tout l’EGL, et la laminine et ses récepteurs intégrines alpha-6, exprimés uniquement dans l’EGL supérieur. Ces composants augmentent de manière significative la prolifération des GCP induite par Shh in vitro (Pons et al., 2001).

Figure 11 :Les précurseurs des cellules granulaires prolifèrent en réponse au mitogène Shh

Une fois installés dans la couche granulaire externe, les précurseurs des cellules granulaires prolifèrent intensément en réponse au mitogène Shh produit par les cellules de Purkinje. En absence de Shh, les protéines Gli2 et Gli3 sont séquestrées par SUFU. En présence de Shh, Smo peut librement se déplacer dans le cil primaire, inhibant la séquestration des protéines Gli qui peuvent alors être transloquées dans le noyau, activées et vont permettre l’expression des cibles de la voie Shh. EGL : couche granulaire externe, PL : couche de Purkinje, IGL : couche granulaire interne. Adapté de Romer et Curran (2005) et de Amakye et al. (2013).