Molecular guidance of serotonin raphe neurons during development

par Teng Teng

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Patricia Gaspar.

Soutenue le 23-09-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec Institut du Fer à Moulin (laboratoire) .

Le jury était composé de Salah El Mestikawy, Fekrije Selimi, Afsaneh Gaillard.

Les rapporteurs étaient Michael Reber, Christina Lillestaar.

  • Titre traduit

    Le Guidage moléculaire des neurones sérotonine du raphé au cours du développement


  • Résumé

    Sérotonine (5-HT) neurones du mésencéphale sont nés de jour embryonnaire 10 à 12, et commencent à étendre axones, peu après la neurogenèse, tant rostrale du télencéphale et caudale du tronc cérébral. Ces projections sont très garantis, mais avec un certain degré d'organisation topographique. Dans le télencéphale, le schéma de la 5-HT innervation provenant de la dorsale (B7, B6) ou de la médiane (B5-B8) se distingue des noyaux. Cependant, il n'y a pas d'études de développement détaillées systématiques chez la souris, qui sont le modèle le plus largement utilisé, en particulier pour les études génétiques. Ces données sont importantes pour rassembler afin d'analyser les effets des mutations de la souris sur la voie moléculaire défini des neurones de la sérotonine. De plus, les molécules de guidage qui dirigent ces neurones du raphé 5-HT à différentes cibles ne sont pas connus. Nous avons effectué de nombreuses études sur l'innervation 5-HT visant à détecter la façon dont la partie dorsale et les noyaux du raphé médian sont ciblées sur des régions différentes du cerveau antérieur au cours du développement.Nous avons étudié le rôle de la signalisation ephrinA-EphA dans le ciblage sélectif. Nos résultats démontrent que l'ARNm EphA5 est exprimé sélectivement dans des sous-populations distinctes de neurones du raphé sérotonine. En particulier, EphA5 présentait le plus haut niveau dans les neurones raphé de la sérotonine dorsale (B7). Les résultats des cultures d'explants in vitro et in vivo électroporation analyses indiquent que les ligands de EphA5 (ephrinA5 et ephrinA3) agissent comme des facteurs répulsifs pour les cônes de croissance de l'axone sérotoninergique. Antérograde traçage dans le ephrinA5 - / - souris ont montré des neurones mauvais ciblage du raphé dorsal projections, y compris la projection sérotoninergique. En particulier, notre analyse de tracer les études montrent que le ciblage des dorsales et raphé médian axones à différentes couches du bulbe olfactif est modifié dans le ephrinA5 KO. Cependant, nous ne savons pas à quel stade de développement de ces altérations se produisent, en particulier si cela reflète un changement dans l'orientation des tracts croissant de fibres, ou si cela reflète la maturation de développement en retard quand axones raphé et garantissent des branches dans les régions cibles spécifiques. Nous avons profité d'une nouvelle méthode morphologique, ce qui permet d'analyser l'étiquetage immunocytochimique dans 3_D. 5-HT immunomarquage, dans la projection du cerveau sérotoninergique dans 3_D. Nos résultats montrent que les fibres sérotoninergiques projetant vers le bulbe olfactif besoin d'un calendrier spécial pour entrer la cible. Le profil d'expression de ephrinA5 suggère que ephrinA5 peut être l'un des facteurs qui modulent ce moment...


  • Résumé

    In mice, serotonin (5-HT) midbrain neurons are born from embryonic day 10 to 12, and start extending axons, shortly after neurogenesis, both rostrally to the telencephalon and caudally to the brainstem. These projections are highly collateralized but with some degree of topographic organization. In the telencephalon, the pattern of 5-HT innervation arising from the dorsal (B7, B6) or the medial (B5-B8) nuclei differs. However, there are no systematic detailed developmental studies in mice, which are the most extensively used model, in particular for genetic studies. Such data are important to gather in order to analyze the effects of mouse mutations on defined molecular pathway of serotonin neurons. Moreover the guidance molecules that direct these 5-HT raphe neurons to different targets are not known. We performed several studies of 5-HT innervation aimed at detecting how the dorsal and median raphe nuclei are targeted to different forebrain regions during development. We investigated the role of ephrinA-EphA signaling in selective targeting. Our results demonstrate that EphA5 mRNA is selectively expressed in distinct subpopulation of serotonin raphe neurons. Particularly, EphA5 exhibited the highest level in dorsal raphe serotonin neurons (B7). The results of in vitro explant cultures and in vivo electroporation analyses indicated that the ligands of EphA5 (ephrinA5 and ephrinA3) act as repellent factors for the serotonergic axon growth cones. Anterograde tracing in the ephrinA5 -/- mice showed mistargeting of dorsal raphe neurons projections, including the serotonergic projection. Particularly, our analysis of tracing studies show that targeting of the dorsal and median raphe axons to different layers of the olfactory bulb is altered in the ephrinA5 KO. However we do not know at what developmental stage these alterations occur, in particular whether this reflects an alteration in the orientation of ascending fiber tracts, or whether this reflects late developmental maturation when raphe axons collateralize and branch in specific target regions. We have taken advantage a new morphological method, which allows analyzing immunocytochemical labeling in 3_D. 5-HT immunolabeling, in whole brain serotonergic projection in 3_D. Our findings show that serotonergic fibers projecting to olfactory bulb require a special timing to enter the target. The expression pattern of ephrinA5 suggests that ephrinA5 can be one of the factors that modulate this timing. Overall, our results show for the first time the implication a guidance molecule for the region-specific and time-specific targeting of serotonin raphe neurons and has implications for the anatomo-functional parsing of raphe cell groups.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 24-09-2018

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