Physiopathologie des malformations du développement cortical associées à des mutations du gène tubuline β3
Physiopathologic exploration of malformation of cortical development due to mutation in TUBB3
par Saillour Yoann sous la direction de Chelly Jamel
Thèse de doctorat en Neurosciences
École doctorale Génétique, Cellulaire, Immunologie, Infectiologie et Développement

Soutenue le Wednesday 20 November 2013 à Université Paris Descartes ( Paris 5 )

Sujets
  • Cortex cérébral
  • Génétique du développement
  • Microtubules
  • Physiopathologie
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Mots clés
Neurosciences
Resumé
D'une organisation très complexe, le cortex résulte de différents processus coordonnés qui comprennent la neurogenèse, la migration et la différenciation neuronales. L'altération d'un ou plusieurs de ces processus peut entrainer chez l'homme l'apparition de malformations du développement cortical (MDC).L'identification de mutations chez des patients présentant des MDC dans les gènes DCX et LIS1 codant des protéines s'associant directement ou indirectement aux microtubules a montré le rôle primordial du cytosquelette dans le développement cortical. Ce constat fut renforcé par la découverte de mutations dans des gènes codant des sous-unités tubulines elles-mêmes (TUBA1A, TUBB2B et TUBB5), unités structurelles et fonctionnelles des microtubules.Notre étude apporte des contributions à cette observation importante. En effet, nous avons tout d'abord identifié l'existence de six mutations faux-sens dans le gène TUBB3, chez douze patients, incluant un cas fœtal. Les mutations ont été trouvées principalement à l'état hétérozygote et peuvent être de novo ou transmises selon un mode autosomique dominant. Tous les patients ont en commun des anomalies complexes du développement du cortex, évocatrices de polymicrogyries frontales ou de désorganisations et simplifications gyrales en combinaison avec des anomalies du corps calleux et de la capsule interne des ganglions de la base ainsi qu'une hypoplasie du pont et du cervelet. La deuxième partie de ce travail s'intéresse à l'effet de la perte d'expression de la tubuline β3 et des mutations responsables de MDC sur les processus de la migration radiaire des neurones pyramidaux par une approche d'électroporation in utero chez la souris. L'inactivation de Tubb3 entraine un défaut de migration drastique : la majorité des cellules électroporées sont présentes dans la zone sous ventriculaire et la zone intermédiaire. Des explorations montrent une diminution du nombre de cellules multipolaires présentant des processus multiples et bien élongés, et une augmentation du nombre de cellules rondes ne présentant pas ou peu de processus. Ces résultats laissent penser que la diminution de Tubb3 entraine des défauts du contrôle des étapes de multipolarisation et rebipolarisation des neurones pyramidaux lors de la migration radiale. Nous avons également mis en évidence une augmentation de la population de progéniteurs intermédiaires électroporés avec l'ARNsh anti-Tubb3. Cette augmentation est accompagnée d'une forte diminution de leur division cellulaire. Ce résultat soulève de nombreuses questions sur le rôle potentiel de Tubb3 dans cette population. Enfin, nous avons pu constater que l'arrêt de migration observé peut être sauvé par une surexpression du transcrit de TUBB3 alors que les tubulines TUBB1, TUBB2B et TUBB4A sont dans l'incapacité de restaurer pleinement la migration radiaire des neurones sous exprimant Tubb3. Ces observations tendent à étayer l'hypothèse selon laquelle les sous unités tubulines possèdent des spécificités fonctionnelles.Dans l'ensemble, nos travaux montrent donc que des mutations de TUBB3 sont liées à des formes de MDC et que Tubb3 joue un rôle important dans la migration des neurones pyramidaux chez la souris, notamment par le contrôle des changements morphologiques qui interviennent dans la phase multipolaire. Enfin, nous apportons une nouvelle proposition d'interdépendance entre l'arrêt de migration neuronale et la division des progéniteurs neuronaux dans le développement cortical.