Rôle de la microglie dans le câblage du cerveau antérieur

par Akindé Lawrence

Projet de thèse en Biologie cellulaire

Sous la direction de Sonia Garel et de Ludmilla Lokmane.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Complexité du vivant , en partenariat avec Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure (laboratoire) et de Ecole normale supérieure (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2018 .


  • Résumé

    La fonction cérébrale chez les mammifères repose sur l'établissement de connexions axonales à longue distance entre structures permettant le traitement des fonctions sensorielles, motrices et cognitives. Les défauts dans ces processus peuvent conduire à des troubles neurologiques ou psychiatriques. Les microglies, macrophages résidents du cerveau, colonisent le cerveau au début de l'embryogenèse et régulent l'homéostasie dans des conditions physiologiques normales ainsi qu'en réponse à des agressions environnementales, par phagocytose et signalisation chimiokine. Ces dernières années, une accumulation de recherches suggèrent que les microglies participent au développement normal et pathologique du système nerveux central et à la mise en place de projections axonales dans le cerveau antérieur. Il a été montré que la perturbation de la fonction microgliale dans des modèles génétiques, de depletion ou d'activation immunitaire maternelle (MIA); imitant les agressions virales et bactériennes précoces, affecte la croissance des axones dopaminergiques dans le striatum de souris en développement. De plus, il a été montré qu'une perturbation similaire de l'activité microgliale provoquait une défasciculation des axones du corps calleux à E15,5. Cependant, les consequences globales de la perturbation de l'activité microgliale sur l'établissement des voies axonales du cerveau antérieur ne sont pas connues, et nous ne savons pas non plus comment les microglies exercent leurs effets sur la croissance des axones. Les microglies peuvent également jouer un role important dans la plasticité pendant les périodes critiques de développement. Durant ce projet, nous étudierons les effets de la perturbation de l'activité microgliale, par des manipulations pharmacologiques au cours du développement embryonnaire, sur l'établissement des voies axonales du cerveau antérieur. Pour ce faire, nous utiliserons la technique iDISCO pour réaliser des immunomarquages sur cerveaux entiers en combinaison avec des traceurs axonaux et des immunomarqueurs de tractes axonaux en croissance. Par la suite, nous examinerons l'incorporation potentielle des tractes axonaux en croissance par la microglie en utilisant l'imagerie à 2 photons, ainsi que des analyses immunohistochimiques et par microscopie électronique sur tissu cérébral embryonnaire chez différentes lignées rapportrices murines. En parallèle, nous effectuerons des co-cultures de microglies embryonnaires et d'explants du cerveau antérieur en développement pour distinguer l'influence de la microglie sur différentes populations axonales et identifier les potentiels facteurs de signalisation responsables. Enfin, nous étudierons l'implication potentielle de la microglie dans la plasticité développementale axonale chez un modèle murin où les axones thalamo-corticaux projettent de manière inappropriée lors du développement embryonnaire et voient leur trajectoires corrigée après la naissance.

  • Titre traduit

    The role of microglia in forebrain circuit wiring


  • Résumé

    Mammalian brain function relies on the establishment of complex long range axonal connections between different structures allowing the processing of sensory, motor and cognitive functions. Defects in these processes can lead to neurological or psychiatric disorders. Microglia, the resident macrophages of the brain, colonize the brain during early embryogenesis and regulate homeostasis in physiological conditions as well as in response to environmental insults, through phagocytosis and chemokine signaling. These last years, accumulating evidence has indicated that microglia participate in normal and pathological development of the central nervous system and the establishment of axonal projections in the forebrain. It was shown that disrupting microglial function in genetic models or by microglial depletion or maternal immune activation (MIA); mimicking early viral and bacterial insults, affects the outgrowth of dopaminergic axons in the developing mouse striatum. Furthermore, similar perturbation of microglial activity was shown to cause defasciculation of corpus callosum axons at E15.5. However, we do not have a global picture of the consequences of disrupting microglial activity on the establishment of forebrain axon tracts, nor do we know how microglia exert their effects on axon outgrowth. Microglia may also be important players in developmental plasticity during critical periods. We will investigate the effects of microglial activity perturbation through genetic and pharmacological manipulations during embryonic development on the establishment of forebrain axon tracts by taking advantage of whole brain iDISCO immunolabeling in combination with axonal tracers and immunomarkers of growing axon tracts. Subsequently, we will investigate the potential engulfment of growing axon tracts by microglia through 2-photon live imaging, immunohistochemical and electron microscopy analysis of embryonic brain tissue in different reporter mouse lines. In parallel, we will perform co-cultures of embryonic microglia and developing forebrain explants to distinguish the influence of microglia on different axonal populations and identify putative responsible signaling factors. Lastly, we will investigate the potential involvement of microglia in axonal developmental plasticity in a mouse model where thalamo-cortical axons misproject during embryonic development and rewire after birth, previously investigated in the lab.