La schizophrénie et les troubles du spectre obsessif compulsif sont des désordres neuropsychiatriques communs dont les mécanismes pathologiques restent incompris et auxquelles une implication de la neurotransmission dopaminergique fut précédemment suggérée, basée sur la compilation des résultats de diverses études génétiques, neuroanatomiques et en neuroimagerie fonctionnelle chez l’humain. L’association de polymorphismes pour LMX1A et LMX1B, deux facteurs de transcription essentiels à la différenciation et à la spécification des neurones mDA, avec la SCZ et les troubles du spectre OCD renforce l’hypothèse d’une perturbation développementale de la formation des circuits mDA dans ces maladies neuropsychiatriques.
Chez la souris double mutante conditionnelle DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F, chez laquelle l’inactivation de Lmx1a
et Lmx1b se produit par recombinaison dans seulement dans les neurones dopaminergiques matures, se trouvent différentiellement régulés deux membres de la famille de protéines Slitrk, Slitrk2 et Slitrk5, dont des polymorphismes furent également associés à la SCZ et aux troubles du spectre OCD. La souris
DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F présente de plus un comportement hyperactif accompagné de mouvements
stéréotypés, associés à une perturbation au niveau de la libération de dopamine par les neurones mDA. Notre hypothèse est que Lmx1a et Lmx1b permettent la régulation de l’activité électrique des neurones mDA, par la
régulation transcriptionnelle de Slitrk2 et Slitrk5, contrôlant la formation des synapses afférentes excitatrices et inhibitrices aux neurones mDA.
Les objectifs de se projets consistent à élucider les mécanismes cellulaires et moléculaires régulés par Lmx1a/b et Slitrk2/5 dans la formation des circuits dopaminergiques du mésencéphale par :
1. L’étude du comportement associé à la délétion de Lmx1a/b spécifiquement dans les neurones dopaminergiques matures chez la souris DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F.
2. L’étude des changements dans l’activité électrophysiologique des neurones mDA associés à la délétion de Lmx1a/b spécifiquement dans les neurones dopaminergiques matures chez la souris
DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F.
3. La confirmation de la régulation transcriptionnelle de Slitrk2/5 par Lmx1a/b dans les neurones mDA 4. L’étude des changements morphologiques associés à la perte et au gain de fonction de Slitrk2/5
dans un modèle de culture primaire de neurones mDA.
5. L’étude des changements dans la densité des marqueurs synaptiques excitateurs et inhibiteurs associés à la perte et au gain de fonction de Slitrk2/5 au niveau des dendrites des neurones mDA dans un modèle de culture primaire de neurones mDA.
6. L’étude des changements dans l’activité électrophysiologique des neurones mDA associés à la perte et au gain de fonction de Slitrk2/5 dans un modèle de culture primaire de neurones mDA.
Participation
Dans le cadre de mon projet de maîtrise, j’ai eu l’opportunité de participer à l’ensemble des étapes de planification, de méthodologie et d’analyse présentées dans ce mémoire. J’ai personnellement préparé la totalité des cultures primaires de neurones dopaminergiques et effectué la perte et le gain de fonction de Slitrk2/5 utilisés à chaque étape du projet. J’ai effectué l’ensemble des manipulations concernant la confirmation de l’expression de Slitrk2/5 par Lmx1a/b, les analyses morphologiques des neurones mDA ainsi que les analyses de densité des marqueurs synaptiques associés à la perte et au gain de fonction de Slitrk2/5. Les analyses comportementales des souris DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F furent effectuées par Hélène Doucet-
Beaupré précédant mon arrivée dans le laboratoire du Dr Martin Lévesque dans le cadre de son projet postdoctoral. Les enregistrements électrophysiologiques des neurones mDa chez la souris
DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F furent effectués en collaboration avec Charleen Salesse du laboratoire du Dr Paul
De Konink, de même que pour les enregistrements électrophysiologiques effectués en culture primaire de neurones mDA, lesquelles j’ai personnellement préparées et fournies. Enfin, j’ai effectué la compilation et
l’analyse des résultats présentés dans ce mémoire. J’ai personnellement présenté par affiche les résultats de ce projet au Cold Spring Harbor Laboratory Axon Guidance, Synapse Formation and Regeneration Meeting à l’automne 2014, de même qu’à plusieurs congrès scientifiques internes à l’Université Laval. Les résultats de ce projet constituent les principaux résultats d’un manuscrit dont je complète la méthodologie à titre de premier auteur.
Au cours de ma maîtrise dans le laboratoire du Dr Martin Lévesque, j’ai également contribué à l’article « Cystamine/cysteamine rescues the dopaminergic system and shows neurorestorative properties in an
animal model of Parkinson's disease » (Cisbani et al., 2015) en fournissant les cultures primaires de neurones
dopaminergiques, en effectuant la perte de fonction de TrkB et BDNF par interférence à l’ARN, le traitement au 6-OHDA et à la cysteamine des cultures, en préparant leur immunofluorescence et en acquérant les images servant aux analyses morphologiques des cultures traitées. J’ai également préparé les cultures primaires de neurones mDA de souris DatCre/+Lmx1aF/FLmx1bF/F ayant été utilisées pour l’évaluation des
niveaux de stress oxydatifs en absence de Lmx1a/b pour l’article « Transcription factors Lmx1a and Lmx1b
actively maintain mitochondrial functions of midbrain dopaminergic neuron throughout lifespan » (Doucet-
Beaupré et al., en révision). J’ai de plus confirmé la régulation de PlexinC1 par Lmx1a/b et Otx2 par RT-qPCR, préparé les cultures primaires de neurones mDA de la VTA et de la SNc, effectué leur traitement à la Sema7a, préparé leur immunofluorescence, acquis les images et effectué leur analyse morphologique pour l’évaluation de l’effet chémorépulseur de la Sema7a in vitro sur les neurones de la VTA pour le manuscrit «Lmx1a and
Lmx1b control axon guidance of dopamine neurons from substantia nigra and ventral tegmental area » en