Les voies de signalisation intercellulaire et l’évolution des systèmes nerveux

 Le système nerveux représente le système de relais d'information le plus important des animaux multicellulaires. Il coordonne les actions volontaires et involontaires et transmet des signaux entre les différentes parties de notre corps. La caractéristique anatomique déterminante du tissu nerveux est la présence d'un type cellulaire particulier : le neurone. Durant le développement du système nerveux et sa maintenance chez l’adulte, les neurones proviennent des cellules souches neurales. Malgré cette connaissance, la compréhension actuelle de l'émergence de ces cellules souches neurales et des facteurs qui régulent leur maintenance et leur différenciation en neurones reste limitée.

   L’implication de signaux intercellulaires comme l'un des facteurs majeurs à la fois du développement mais aussi du maintien du système nerveux chez les animaux est indéniable. Par exemple, parmi les cascades de signalisation requises durant l’établissement du système nerveux chez les vertébrés sont retrouvées les voies de signalisation Wnt et de l’acide rétinoïque qui jouent un rôle important principalement dû à leur interaction fonctionnelle. Il a en effet été établi que ces deux cascades de signalisation présentent des fonctions complémentaires lors de la structuration du système nerveux, notamment au cours de son établissement et de sa régionalisation le long des axes embryonnaires, ainsi que lors de la neurogenèse, le processus conduisant à la production de neurones matures à partir de cellules souches embryonnaires. Alors que la signalisation Wnt est impliquée par exemple dans la mise en place des axes embryonnaires, la signalisation de l’acide rétinoïque contrôle la structuration des tissues le long de cet axe. Les voies Wnt et de l’acide rétinoïque jouent aussi un rôle clé dans la prolifération et la différentiation des cellules souches neurales, avec des fonctions spécifiques qui, par contre, semblent être définies par le contexte tissulaire, soulignant de fait la complexité du développement neuronal chez les vertébrés.

Dans l’équipe EvoInSiDe, afin de décrypter les interactions fonctionnelles entre les voies de signalisation Wnt et de l’acide rétinoïque, dans le cadre du développement d’un système nerveux moins complexe que celui des vertébrés, et d’interpréter les données obtenues dans un contexte évolutif, nous nous attachons à étudier les rôles de ces voies au cours du développement neuronal et de la neurogenèse des oursins, de l’amphioxus et de la lamproie. Plus spécifiquement, nos projets de recherche portent sur (1) la caractérisation des populations de cellules neuronales, incluant les cellules souches neurales, présentes dans le système nerveux en développement de nos trois animaux modèles, (2) l’analyse des effets d’une perte ou d’un gain d’activité des voies Wnt ou de l’acide rétinoïque durant le développement neural, (3) l’étude des relations régulatrices entre les signalisations Wnt et de l’acide rétinoïque durant la formation du système nerveux, et enfin (4) l’identification des gènes cibles des voies Wnt et de l’acide rétinoïque dans le cadre de la structuration du système nerveux et de la neurogenèse par la mise en œuvre d’analyses à large échelle de cribles différentiels d’expression.

   Les résultats obtenus lors de ce projet révèleront les rôles joués par les signalisations intercellulaires Wnt et de l’acide rétinoïque pendant la structuration et la différentiation neuronale, et ce durant le développement de trois modèles animaux alternatifs. Ils permettront également, par un travail de comparaisons des données obtenues chez chaque animal, d’améliorer de manière significative notre compréhension globale sur la façon dont les réseaux neuronaux complexes fonctionnent, se développent et évoluent.