Embryologie de la neurofibromatose de type I : morphogenese craniofaciale et regulations du gene NF1 dans la crete neurale

Embryology of Neurofibromatosis Type I : Craniofacial Morphogenesis and NF1 Gene Regulations in Neural Crest

• Auteur / Autrice : Moussab Alrajeh
• Direction : Sophie Creuzet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 19/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Vernier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Creuzet, Philippe Vernier, Jean-Loup Duband, Anne Poliard, Brigitte Bressac-de Paillerets, Smaïl Hadj-Rabia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Loup Duband, Anne Poliard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes nf1

Neurofibromatose de type 1

Embryologie humaine

Crête neurale

Mots clés libres

Neurofibromatose

Crête neurale

Silencing du gène

Embryon

Von-Rechlinghausen

Embryo

Gene silencing

Neural crest

Résumé

La neurofibromatose type1 (maladie de Von-Rechlinghausen) est une affection autosomique dominante, causée par des mutations polymorphes du gène NF1, dont la protéine, la Neurofibromine, agit comme un suppresseur de tumeur en opérant une contrôle négatif des protéines de RAS. D’un point de vue embryologique, cette maladie affecte les dérivés de la crête neurale (CN), une structure embryonnaire pluripotente, capable de générer des dérivés variés tels que des neurones, des cellules gliales, périvascullaires, squelettiques et pigmentaires. Les cellules de la CN subsistent aussi chez l’adulte, à l’état de cellule souches, pouvant être impliqués dans des processus régénératifs. Toutefois, lorsque leur programme morphogénétique est altéré, elles peuvent générer des processus tumoraux, à l’origine de tumeurs multiples dans la peau, les nerfs (tumeurs bénignes et malignes des gaines nerveuses, neurofibromes,) et le cerveau (50% des cas de tumeurs cérébrales avec un tiers de gliomes des voies optique sont cancéreuses). La compréhension des mécanismes de cette maladie est limitée par la faible corrélation qui existe entre génotypes et phénotypes, à savoir l’adéquation entre la nature hautement polymorphe des anomalies génétiques et la diversité des manifestations cliniques. L’objectif de l’étude est d’analyser les conséquences de l’invalidation du gène NF1 sur le comportement des cellules de la CN (CCN), leur prolifération, leur capacité de migration et leur potentiel de différenciation, chez un modèle expérimental. De plus, nous tentons d’élucider l’impact des modulations épigénétiques de l‘activité du NF1.Nous avons développé un système qui permet l’inactivation totale du gène NF1 dans les cellules de la CN spécifiquement en utilisant des molécules d’ARN interférent (silencing) transfectées par éléctroporation bilatérale dans les CCN, au stade précoce de la neurulation, en utilisant l’embryon de poulet comme modèle expérimental. Suite à l’invalidation du gène NF1, nous avons obtenus des déficits multi-systémiques qui consistent principalement en des altérations de la gangliogénèse céphalique, avec des phénotypes gliomateux, mais aussi des défauts périvasculaires qui affectent tant les parois adventitielles des artères branchiales, que les péricytes des capillaire faciaux et cérébraux, associés des asymétries faciales et des formations néoplasiques intra-cérébrales. Précocement, nous montrons que ces déficits peuvent être corrélés aux altérations du comportement migratoire, prolifératif et apoptotiques des cellules de la CN.Parallèlement, nous avons cherché à déterminer l’implication des régulations épigénétiques sur l’activité de NF1. Nous nous sommes focalisé sur l’activité des Histones Désacétylases (HDAC), qui contrôlent la configuration chromatinienne. Il s’avère que les transcrits de la classe I de famille des HDACs, les HDAC1, 2 et 8, normalement accumulés dans les CCN au cours de leur migration et selon un patron d’expression spatial et temporal similaire à celui de NF1, présentent des variations significatives suite au silencing de NF1. Nous avons testé l’inactivation sélective de ces gènes; Ainsi, nous montrons que l’invalidation de HDAC8 seule, permet de reproduire les altérations des phénotypes vasculaires observés chez les embryons hypomorphes pour NF1. Qui suggère un rôle prépondérant de HDAC8 dans la régulation de la vasculogenèse et de la différentiation des CCN en péricytes. Qui pourrait être par l’activation ectopique des gènes Sox9 soutenant la transdifférenciaton pathologique des péricytes en processus gliomateux ou en calcifications intracérébrales.

The neurofibromatosis-type 1 (NF1) (Von Recklinghausen disease) is an autosomal disorder, which stems from misrgulation of Neurofibromin (NF1), a gene encoding a tumour-suppressor protein which acts as a negative regulator of RAS proteins. Mutations of NF1 are causally linked to many types of tumours located in skin, nerves, but also in the brain (intra- cerebral tumours and gliomas). NF1 patients have a high risk of developing both benign and malignant tumours. The diversity of deficits and the nature of cellular lineages attribute all these tumoral manifestations to deregulation of neural crest cell (NC) derivatives. The NC is a multipotent stem cell population that contributes to a variety of cell types in vertebrate embryo, which include skeletogenic, glial, pigment cells as well as pericytes. In order to understand the pathologic process of this disease, it is essential to analyze the molecular mechanisms involved in the survival, proliferation and differentiation of NC.Our objectives are therefore to gain insights into the molecular cascade responsible for the diversity of NC derivatives at cephalic level. We opt for a drastic approach consisting in eradicating NF1 activity from NC at the beginning of their migration. In our experimental model, we can analyze developmental interactions of NC and the epigenetic regulation of the NF1 gene, at their level. Espically class1 Histone deacetylases (HDAC) family of molecules. So we have developed a system which allows complete inactivation of the NF1 gene in NC specifically using interfering RNA molecules (silencing) transfected by electroporation in the bilateral NC, during the early stage of neurulation, using the chick embryo as an experimental model.We show that HDAC8 inactivation can reproduce the alterations of vascular phenotypes observed in NF1 hypomorphic embryos. Suggesting an important role of HDAC8 in regulating vasculogenesis and differentiation of pericytes NC. That could be by ectopic activation of Sox9 gene supporting the pathological transdifférenciaton pericytes in gliomateux process or intracerebral calcifications.