Migration des cellules souches neurales durant le development du neocortex humain

Neural stem cell migration in the human developing neocortex

• Auteur / Autrice : Ryszard Wimmer
• Direction : Alexandre Baffet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie Cellulaire et Cancer
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Biologie Cellulaire de la Neurogenèse de Mammifères
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)

Mots clés

Mots clés libres

Neurogenèse humaine

Migration cellulaire

Moteurs moléculaires

Cellules souches neurales

Cellules basales de la glie radiare (bRG)

Organoides cérébraux humains

Human neurogenesis

Cellular migration

Molecular motors

Neural stem cells

Basal radial glia cells (bRG)

Human cerebral organoides

Résumé

Durant l'évolution récente, le cortex des primates - et en particulier celui des primates - a subit une grand expansion, se traduisant par une augmentation de la production des cellules neurales. Cette augmentation est elle-même est reflétée, durant l'embryogenèse, par l'expansion d'une population des cellules souches neurales, les cellules basales de la glie radiaire (ou cellules bRG). Au vue de la rareté des bRG dans les organismes modèles comme la souris, les mécanismes moléculaires et cellulaires expliquant les functions des cellules bRG restent ambiguës. Pendant leur generation, les cellules bRG migrent progressivement, colonisant le cortex en development. Ce processus semble être crucial pour l'expansion de la niche neurogénique humaine mais, en raison des limitations techinques majeures, restent très peux étudiés Pour imager des cellules bRG, nous avons développé la culture et l'imagerie en temps réel du tissu foetal du cerveau humain. En parallèle, mon équipe d'accueil a développé la génération d'organoides cérébraux humains à base de cellules iPS humain. Ces organoides contiennent de nombreuses cellules bRG et peuvent être coupés, infectés et imagés en temps réels pendant plusieurs jours. Ils ont également développé un protocol de culture in vitro de cellules bRG, obtenues à partir du tissu neocortical ou d'organoides cerebraux. En utilisant l'imagerie en temps réels du tissu foetal humain, nous avons identifié deux modes distinct de migrations des cellules bRG. Un mode de migration lent, commençant quelques heures avant la division (Interphasic Somal Translocation, IST) et un mode rapide, déjà observé auparavant (Mitotic Somal translocation, MST) qui débute pendant la division cellulaire. Nous avons observé que les deux modes de migrations (IST et MST) sont maintenus dans les organoides et, remarquablement, quand les cellules bRG humains sont dissociées et cultivées in vitro. Dans ce projet, je vais caractériser les deux modes de migration des cellules bRG, et identifier les signaux et les forces conduisant à la dissemination de ces cellules dans le neocortex humain en development.

Throughout recent evolution, the neocortex of primates - and in particular of humans - has undergone a very large size expansion, reflected by an increased production of neuronal cells. This increase is itself directly mirrored, embryonically, by an expanded neural stem cell population, the basal radial glial cells (or bRG cells). Given the rarity of bRG cells in model system organisms such as mice, the molecular and cellular mechanisms underlying human bRG cell function remain poorly explored. Following their generation, bRG cells migrate to progressively colonize the developing neocortex. This process is believed to be critical for the expansion of the human neurogenic niche but, due to major technical limitations, remains very poorly studied. To image human bRG cells, we have developed the culture and live imaging of human fetal brain tissue. In parallel, we have established the generation of iPS cell-derived human cerebral organoids. Both tissues contain abundant bRG cells and can be sliced, infected, and live imaged for multiple days. Finally, we have developed a protocol to generate in vitro cultures of human bRG cells, obtained from human neocortical tissue or cerebral organoids. Using live imaging of human fetal tissue, we have identified two distinct modes of bRG cell migration. A slow migration starting hours prior to cell division (called Interphasic Somal Translocation, IST) and a previously reported fast migration (called Mitotic Somal Translocation, MST) occurring during cell division. We have observed that both migration phases (IST and MST) are maintained in organoids as well as, strikingly, when human bRG cells are dissociated and cultivated in vitro. In this project, I will characterize these two forms of human bRG cell migration, identify the cues and forces driving them, and understand to what extent they contribute to the dissemination of bRG cells in the human developing neocortex.