Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Embryologie Moléculaire

CNRS URA 1947


Responsable : BRULET Philippe (pbrulet@pasteur.fr)

Résumé du rapport

Les recherches sont centrées sur l'étude du développement du système nerveux de l'embryon chez la Souris et sur son fonctionnement. On s¹attache plus précisément à définir les mécanismes moléculaires sous-jacents à l¹information de position pendant l¹embryogenèse, aux régulations génétiques lors de la mise en place de la tête et des régions céphaliques. Pour établir le rôle d¹un gène dans son contexte physiologique une mutagenèse spécifique a été développée permettant de remplacer in vivo un gène par un autre. Une technique génétique est mise au point pour cartographier des circuits neuronaux pendant leur mise en place ou pendant un apprentissage. Elle nécessite la construction de protéines diffusant à travers les synapses dans le système nerveux. De nouveaux gènes rapporteurs sont aussi développés pour imager l'activité synaptique via les flux calciques in vivo.

Abstract

Our research is centered on the analysis of nervous system development and function in mouse embryos. A genetic technique, relying on homologous recombination in embryonic stem cells was developed to replace one gene by another in order to analyse cellular and molecular mechanisms in vivo. This specific mutagenesis allows a better understanding of a gene function in its natural physiological context during a biological process. Special emphasis is given to the molecular nature of positional information in the embryo and on the genetic regulatory mechanisms underlying head formation.

A new genetic technique is being developed to map neuronal circuits during their establishment in embryogenesis, during their refinement and during a learning paradigm. It relies on the construction of hybrid proteins that migrate transynaptically into the central nervous system. At the same time, we are constructing new reporter genes sensitive to calcium fluxes to image synaptic activities in vivo. These approaches will be applied to Otx1, Otx2, Hoxc-8 and the NMDA receptor.

Texte du rapport

Information de position et identité cellulaire le long de l'axe rostro-caudal (H. Le Mouellic, L. Tiret)

L'inactivation de l'homéogène Hoxc-8 entraîne des transformations homéotiques dans les dérivés mésodermiques chez la Souris. Cette mutation affecte aussi les cellules nerveuses de la moelle. En particulier la mutation nulle Hoxc-8 entraîne l'apoptose des MNs dans certains segments au moment de la synaptogenèse ainsi qu'une réorganisation des cartes somatotopiques de la moelle. La nature moléculaire et cellulaire de l'information de position le long de l'axe antéro-postérieur est recherchée. D'autre part, la question de l'établissement des coordonnées spatiales au moment de la gastrulation est abordée.

Le contrôle génétique du développement des régions céphaliques (Y. Lallemand, L. Zakin, B. Reversade)

Pour chacun des homéogènes Otx1 et Otx2, substitué par le LacZ, des lignées de souris mutantes ont été obtenues. La gastrulation des embryons homozygotes Otx2-/- est fortement perturbée, entraînant leur létalité. Ainsi l'induction du neuroectoderme antérieur ne peut se réaliser. Les segments qui devraient former le pro-encéphale et le mésencéphale sont éliminés par la mutation. Nous avons, grâce à la technique du SAGE, comparé le transcriptome des embryons sauvages au tout début de la gastrulation à E6.5 avec celui des embryons mutants Otx2-/-. Deux cents gènes activés réprimés ou modulés fortement par Otx2 à ce stade embryonnaire sont en cours d¹analyse. La mutation nulle Otx1, par contre, influence la neurogenèse tardive. Le développement du néo-cortex est affecté. Cette structure qui évolue le plus rapidement chez les mammifères est donc modifiée par la mutation de l'homéogène Otx1. Ces souris Otx1-/- sont des animaux modèles pour l'épilepsie.

Cartographie génétique des circuits neuronaux (U. Maskos, S. Roux, K. Kissa)

Une nouvelle technique génétique est développée pour cartographier un circuit neuronal avec une résolution de l'ordre de la synapse soit lors de sa mise en place et de ses raffinements successifs, soit pendant un apprentissage. Une telle approche nous permet aussi d'évaluer l'impact d'une mutation sur la structure et le fonctionement d'un circuit. C'est une première étape pour analyser génétiquement des comportements simples chez un animal. Notre approche repose sur la construction de protéines traceurs qui puissent migrer à travers des synapses dans le système nerveux. Cette technique permettra de mieux analyser les rôles des gènes Otx1,Otx2, Hoxc-8, NMDA, dans la mise en place des synapses et dans leur fonctionnement.

Analyse mutationnelle de l'activité synaptique dans les circuits neuronaux (V. Baubet, H. Le Mouellic)

L'activité électrique des cellules nerveuses est impliquée lors de la mise en place des connexions nerveuses pendant la synaptogenèse, pendant le raffinement de ces connexions et naturellement pendant le fonctionnement normal des réseaux neuronaux. L'imagerie des flux calciques dans les cellules nerveuses permettrait de mettre en évidence des circuits neuronaux fonctionnels. Notre approche consiste à développer de nouveaux marqueurs génétiques, sensibles aux variations de concentration du calcium et qui pourraient être ciblés spécifiquement dans des loci génétiques intéressants. Cette technique permettra l¹étude des modifications synaptiques pendant l¹embryogenèse et pendant un apprentissage.

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

COMPAIN Marinette : mcompain@pasteur.fr

Chercheurs de l'unité

BRULET Philippe, CNRS/IP
LALLEMAND Yvan, IP
LE MOUELLIC Hervé, INSERM

Stagiaires de l'unité

BAUBET Valérie, Post-doc
HASHEMI Reza, Maîtrise
KISSA Karima, Thèse
MASKOS Uwe, Post-doc
REVERSADE Bruno, DEA
ROUX Sylvie, Post-doc
ZAKIN Lise, Thèse

Autre personnel de l'unité

PERREAU Jacqueline, Ingénieur CNRS

Publications de l'unité

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