Caractérisation ultrastructurale, morphologique, et moléculaire des cellules hétérotopiques dans un modèle d'épilepsie hippocampique, chez les souris inactivées pour le gène Dcx

par Reham Khalaf-Nazzal

Thèse de doctorat en Génétique et Neurodéveloppement

Sous la direction de Fiona Francis.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Mutations in the doublecortin gene (DCX) are responsible for type 1 lissencephaly and subcortical band heterotopia. This thesis work concerns the characterization of abnormally positioned ‘heterotopic’ neurons present in the Dcx knockout (Dcx KO) mouse model of hippocampal dysplasia and epilepsy. The pyramidal cell layer of the hippocampal CA3 region in Dcx mutants is divided into two heterotopic cell layers instead of a single layer observed in the wild type (WT). Global gene expression analyses of the knockout neurons revealed information concerning their generation and migration, which helps us understand why their positioning is abnormal. KO layers were shown to differ from each other and from WT at postnatal day 0. Common perturbed mechanisms affect intracellular organelles including mitochondria and Golgi apparatuses. Studying perturbed mechanisms specific to the individual KO layers shows defined but distinct neurogenesis time windows of each layer that correspond to a different maturity status in early postnatal stages. Layer specific molecular markers and bromo-deoxyuridine (BrdU) birth dating experiments in KO and WT mice, suggest that there is an inversion of the neuronal layers of the Dcx KO CA3 region, compared to WT. Complementing these gene expression data, ultrastructural and morphological analyses of abnormal Dcx KO neurons compared to WT, in their tissue environment of the developing brain (postnatal day 0) revealed the nature of the lamination defect and the state of CA3 cells in this model. Potential organelle abnormalities, including mitochondrial defects and modifications of the Golgi apparatus, were identified in mutant cells, as well as significantly increased cell death in CA1 and CA3 regions. Oligodendrocyte precursor cells and somatostatin-positive interneurons were found interspersed within the pyramidal cell layers in early postnatal stages, and this was not the case in WT. These results therefore open up new directions in order to better understand the pathophysiology of a sepectrum of severe disorders associated with heterotopic neurons in the brain, presenting in human patients with severe epilepsy and, developmental delay, and intellectual disability

  • Titre traduit

    Ultrastructural, morphological and molecular characterization of heterotopic cells in the hippocampus in epileptic Dcx knockout (KO) mice


  • Résumé

    Des mutations dans le gène doublecortine (DCX) sont responsables de lissencéphalie de type 1 ou d’hétérotopie laminaire sous-corticale. Les souris invalidées pour le gène Dcx sont épileptiques et présentent des anomalies hippocampiques, avec notamment la présence de deux couches de cellules pyramidales spécifiquement dans l’aire CA3 de cette structure. Cette hétérotopie hippocampique est associée à une hyperexcitabilité. Notre but est d’identifier les mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de cette hyperexcitabilité chez les souris Dcx. Pendant ma thèse, j’ai pu isoler les neurones mal-positionnés de la région CA3 de l’hippocampe, afin de comparer leurs profils d’expression génique à ceux des neurones de la région CA3 des souris contrôles. Les résultats au stade P0 (jour de la naissance des souris), montrent que les profils d’expression génique de chacune des deux couches hétérotopiques présentes chez les souris Dcx, diffèrent entre eux ainsi qu’en comparaison avec les profils de la couche pyramidale des contrôles. Sur le plan fonctionnel, cette étude indique des perturbations au niveau des organelles intracellulaires, tels que les mitochondries et l’appareil de Golgi. En étudiant séparément les profils associés à chacune des deux couches des souris Dcx, nous avons mis en évidence des différences de degrés de maturité neuronale entre chacune des couches. L’utilisation de marqueurs moléculaires spécifiques aux couches en combinaison avec des expériences d’injections de bromo-désoxy-uridine (BrdU) une inversion des couches neuronales présentes chez les mutants. En complément des données d’expression génique, des analyses morphologiques et ultrastructurales indiquent que les cellules hétérotopiques, présentent des anomalies d’organelles intracellulaires, avec notamment des défauts de mitochondries et des modifications de l’appareil de Golgi. Qui plus est, nos données montrent une augmentation significative de la mort cellulaire dans les régions CA1 et CA3 de l’hippocampe. Aussi, nous avons également montré que les couches hétérotopiques étaient hétérogènes, présentant notamment des distributions anormales des précurseurs d’oligodendrocytes et des interneurones exprimant la somatostatine. Ces résultats ouvrent donc de nouvelles perspectives pour mieux comprendre la physiopathologie de ces maladies graves associées à des hétérotopies neuronales dans le cerveau, de l’épilepsie et des déficits cognitifs

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2013 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Caractérisation ultrastructurale, morphologique, et moléculaire des cellules hétérotopiques dans un modèle d'épilepsie hippocampique, chez les souris inactivées pour le gène Dcx

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Informations

  • Détails : 1 vol. (384 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 341-384. 580 réf. bibliogr. index

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