Développement, Programme de mort cellulaire, Cellules de Cajal-Retzius, Survie neuronale, Voie PI3K/AKT/mTOR

Les cellules Cajal-Retzius (CR) sont une classe de neurones excitateurs transitoires, générés à partir de différents domaines situés aux bords du pallium dans le télencéphale embryonnaire Environ 80 % de la population totale de CR dans le néocortex expriment précocement le gène DeltaNP73. À partir de ces sources, elles migrent tangentiellement pour couvrir toute la surface du cortex au cours de son développement. Les CR jouent un rôle de régulateur clé dans plusieurs étapes du développement cortical via la sécrétion de plusieurs protéines dont la glycoprotéine de la matrice extracellulaire Reelin : le contrôle de la migration des neurones, la formation de couches et la structuration des zones corticales dans le télencéphale en développement. Au cours des deux premières semaines post-natales chez la souris, les CR sont largement éliminés suivant un programme de mort cellulaire (PCD). La persistance des CR au cours de la vie postnatale a été détectée dans plusieurs conditions pathologiques liées à l'épilepsie, mais il n'est pas encore clair si leur persistance est une cause ou une conséquence de ces maladies. Pour pouvoir étudier leur contribution dans ces maladies, il est essentiel de déchiffrer les éventuels mécanismes moléculaires impliqués dans leur mort. La voie PI3K/AKT/mTOR est bien connue pour jouer un rôle important dans plusieurs fonctions cellulaires liées à la prolifération cellulaire, la croissance, le métabolisme ainsi que la modulation de la PCD en régulant l'apoptose et l'autophagie. En outre la dérégulation de cette voie a été démontrée comme l'une des causes principales de malformations du cortex au cours développement (MCD) et également responsable de crises d'épilepsie. Considérant le rôle critique de cette voie dans la survie cellulaire, l'objectif principal de ce projet doctoral est d'explorer le rôle de cette voie dans la modulation de la PCD dans les CRs. Nous nous sommes d'abord concentrés sur l'activité physiologique de cette voie dans les CR dérivés des progéniteurs positifs pour DeltaNP73 à deux stades périnataux avant la survenue de leur mort cellulaire. Nous avons montré que cette voie est moins active dans les CR après la naissance. En parallèle, nous avons exploré séparément l'activité spatio-temporelle des voies AKT et mTOR et cette étude a révélé qu'il existe une différence spatiale dans l'activation des deux voies dans les axes rostro-caudal et médio-latéral. Ensuite, en utilisant des approches génétiques ciblées portant sur de régulateurs positif (PIK3CA) ou négatifs (PTEN ou TSC1) de la voie, nous avons démontré que le maintien de son activation conduit à une survie plus ou moins importante des CR à un stade post-natal avancé avec un effet plus marqué dans le cas du mutant PTEN. Cette survie est accompagnée par une augmentation significative de l'expression et de la sécrétion de la Reelin dans les CR persistantes. Une analyse plus focalisée sur le mutant PTEN a montré que la morphologie des cellules persistantes dans le cerveau de ces animaux est modifiée conduisant à des altérations de leurs propriétés electrophysiologiques intrinsèques et de leurs réponses à des courants injectés. Toutefois le cortex des animaux mutés pour PTEN ne présente pas d'altération majeures des couches de neurones pyramidaux mais une augmentation de l'activation de leur voie mTOR. Les analyses comportementales de l'activité locomotrice, de l'anxiété ou encore de la mémoire de travail ne montrent pas de différences avec les contrôles. De même, l'augmentation de la signalisation mTOR dans le cortex n'est pas associée à une hypersensibilité au développement de crises induites par l'injection de kainate. En conclusion, j'ai montré que la réduction de l'activation de la voie PI3K/AKT/mTOR dans les CR sensibilise ces cellules à la mort cellulaire en inhibant probablement un mécanisme anti-apoptotique, et que la branche mTOR de la voie contribue peu à cette survie.