Rôle du microARN 146a dans le développement cérébral et pertinence pour les maladies du neurodéveloppement
Role of the microARN 146a in mouse brain development and relevance for developmental brain disorders
par Julien FREGEAC sous la direction de Laurence COLLEAUX
Thèse de doctorat en Génétique humaine
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Wednesday 21 November 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Développement neurologique
  • Hippocampe (anatomie)
  • MicroARN

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Mots clés
MicroARN 146a, Maladies du neurodéveloppement, Neurogenèse, Anatomie du cerveau, Défauts d'apprentissage
Resumé
Les maladies du neurodéveloppement (MND) regroupent des pathologies caractérisées par des troubles de la cognition, de la communication, du comportement en conséquence d'un développement cérébral atypique. Les MND incluent la déficience intellectuelle (DI), les troubles du spectre autistique (TSA), le trouble du déficit de l'attention et les troubles de l'apprentissage. Avec une prévalence globale de 3%, les MND sont responsables de 10% des dépenses de santé dans les pays développés et constituent donc un défi médical et socioéconomique majeur. Les microARNs (miARNs) sont de petits ARNs non codant de ~20-22 nucléotides. Ils exercent une régulation post-transcriptionnelle de l'expression génique en dégradant ou réprimant la traduction d'ARNs messagers spécifiques. Chaque miARN ciblant plusieurs centaines de transcrits, ils constituent des médiateurs clés de l'expression génique. Les microARNs régulent la majorité des processus biologiques et notamment le développement cérébral. Plusieurs miARNs ont été associés à des pathologies neurologiques comme la maladie d'Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique mais aussi à des MND telles que le TSA, la DI et l'épilepsie. Des études d'expression réalisées sur divers échantillons de patients TSA ont identifié miR-146a comme le miARN le plus fréquemment dérégulé. Une expression anormale de ce miARN a également été observée dans des cas de DI et d'épilepsie. Il est important de noter que moduler l'expression de miR-146a est suffisant pour réduire la latence, la durée et l'intensité des crises d'épilepsie induites dans des modèles rongeurs d'épilepsie télencéphalique. miR-146a est un régulateur connu des voies de signalisation NFκB, Notch et Wnt/β-caténine et a été associé à des cas de cancers et de maladies inflammatoires mais peu de choses sont connues sur ses fonctions dans le cerveau. Des travaux in vitro décrivent le rôle de miR-146a dans la survie et l'apoptose des neurones, la croissance axonale et l'endocytose des récepteurs AMPA. Notre groupe a également montré l'effet pro-neuronal de la sur-expression de miR-146a dans des cellules souches neurales humaines H9. Collectivement, ces données donnent un aperçu des fonctions de miR-146a dans des cellules en culture mais ne fournissent que peu d'informations quant à son rôle in vivo au cours du neurodéveloppement. Nous avons donc caractérisé la souris Mir146a-/- par des techniques d'imagerie, de biologie cellulaire et moléculaire ainsi que des études de comportement. Nous avons démontré que la neurogenèse est altérée dans les souris Mir146a-/-. Au jour embryonnaire 14 (E14), les embryons mutants ont plus de progéniteurs neuraux engagés vers un destin neuronal ainsi qu'un plus grand nombre de neurones post-mitotiques dans le néocortex. Grâce à des cultures de cellules primaires, nous avons montré que l'absence de miR-146a cause une augmentation de la croissance dendritique ainsi qu'une altération de la recapture du glutamate par les astrocytes et nous avons prouvé que le transporteur de glutamate GLT-1 est une cible directe de miR-146a. Des analyses transcriptomiques sur des échantillons de cerveau à E14, P30 et P60 indiquent que la perte de miR-146a affecte principalement les neurones. Enfin, des analyses par IRM et des études de comportement montrent une anatomie anormale de l'hippocampe ainsi qu'une altération des capacités d'apprentissage chez les souris mutantes. Ce travail décrit une des premières caractérisations du neurodéveloppement d'un modèle murin inactivé pour un miARN. Il montre que miR-146a est impliqué dans le contrôle de la balance entre renouvellement des progéniteurs neuraux et différentiation neuronale. Il démontre également que plusieurs signes retrouvés chez les patients comme l'altération de la neurogenèse, l'anatomie anormale du cerveau et les défauts d'apprentissage, sont également observés chez les souris Mir146a-/-, soulignant la pertinence de ce modèle pour l'étude des maladies du neurodévelopp