Le système nerveux mature doit être capable d’établir des connexions fonctionnelles entre neurones, ou entre neurones et muscles. Les neurones doivent migrer et de ce fait, réorganiser leur cytosquelette, sur de longues distances, durant l’embryogénèse, de leur lieu de naissance à la position qu’ils occuperont dans le SNC mature. En parallèle, ils émettent des prolongements-guides, futurs axones, qui devront connecter les cibles appropriées, neuronales dans le SNC ou musculaires, donc en périphérie dans le cas de la jonction neuro-musculaire. Une fois leur cible atteinte, les axones sont myélinisés, et ce dès l’embryogénèse pour l’Homme, en postnatal chez la souris notamment. Nous nous intéressons depuis de nombreuses années aux facteurs de guidage, qui peuvent être des molécules d’adhésion ou des facteurs diffusibles et sont très conservés dans l’évolution. Plus spécifiquement, nous nous intéressons aux voies de signalisation en aval des récepteurs de ces facteurs et qui permettent la transduction des signaux de l’environnement cellulaire au cytosquelette des cellules neuronales et musculaires, avec un intérêt particulier pour les Rho GTPases qui sont impliquées à différentes étapes du développement neuro-musculaire. Des données obtenues récemment dans des modèles mutants de souris ont mis en évidence des anomalies de positionnement des neurones lorsque ces voies sont affectées. Il existe aussi des anomalies dans la substance blanche du SNC et chez l’Homme également, en cas de prématurité et de troubles du neuro-développement, dues à des altérations génétiques dans la signalisation des molécules de guidage. Les altérations génétiques des petites Rho GTPases ou leurs régulateurs ont été décrites dans différentes pathologies neuro-développementales, dont l‘autisme, la paralysie cérébrale, le retard intellectuel, mais aussi la paraplégie spastique héréditaire ascendante familiale infantile (IAHSP), et la sclérose latérale primaire juvénile (JPLS). Des lésions neuronales et musculaires chez les jeunes enfants sont également associées à des infections virales ou bactériennes pendant la grossesse et la période néonatale, ce qui pose la question du rôle de l’inflammation dans la génèse de ces lésions.

Nous nous intéressons plus particulièrement aux facteurs de guidage Nétrine-1 et Slits, ainsi qu’à leurs récepteurs, DCC et Robos et au facteur d’échange Trio, qui a été décrit comme acteur de leur signalisation, tant dans la migration neuronale que la croissance axonale. Trio intervient aussi dans la maturation du muscle.

Les modèles que nous étudions sont : les neurones précérébelleux et les motoneurones faciaux du bulbe rachidien, et spinaux.

Nous travaillons essentiellement sur des modèles souris, en utilisant des souris transgéniques, modèles KO conditionnels ou KO totaux.  Nous procédons à des analyses in vivo : analyse neuro-anatomique de différentes souches de souris mutantes pour des gènes d'intérêt, par hybridation in situ (Figure 1) et immunofluorescence (Figure 2), sur cryocoupes, coupes vibratome, ou tissus in toto, traçage de voies axonales par transport de carbocyanines rétrograde ou antérograde, identification des sites d’expression des petites Rho GTPases et de leur activité (Figure 3). Des projets de transcriptomique sur biopsies de tissus des modèles murins vont permettre l’identification de nouveaux acteurs dans les voies de différenciation musculaire et neuronale. Nous combinons ces approches in vivo aux techniques de culture de neurones in vitro, en particulier en réalisant ex vivo des cultures organotypiques de bulbes rachidiens ou de tranches de SNC, des cultures d’explants de SNC en matrice de collagène (Figure 4) en présence de différents facteurs diffusibles et des cultures de neurones dissociés. Certains aspects de nos projets impliquent des approches pharmacologiques, notamment l’application de toxines bactériennes (collaboration E. Lemichez, I. Pasteur, Paris) ou de composés chimiques permettant l'analyse des voies de signalisation des petites Rho GTPases.

Par ailleurs, nous développons actuellement une réflexion sur la prise en charge précoce des troubles neuro-développementaux chez le jeune enfant, notamment sur les contextes et outils de déplacement proposés (collaboration avec le pôle rééducation de l'enfant avec troubles congénitaux des Hôpitaux de St-Maurice, et avec le laboratoire TONIC (CHU Purpan).

• Eid, L., Lokmane, L., Raju, P.K., Tene Tadoum, S.B., Jiang, X., Toulouse, K., Lupien-Meilleur, A., Charron-Ligez, F., Toumi, A., Backer, S., Lachance, M., Lavertu-Jolin, M., Montseny, M., Lacaille, J.C., Bloch-Gallego, E*., and Rossignol, E* (co-corresponding authors). Both GEF domains of the autism and epilepsy-associated Trio protein are required for proper tangential migration of GABAergic interneurons
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