ÉQUIPE
Polarisation et décisions binaires au sein du système nerveux
Responsable d'équipe : V. Bertrand
Nous cherchons à comprendre comment les divisions des progéniteurs neuronaux sont régulées et comment des neurones différenciés sont produits de manière robuste.
GRAND PUBLIC
Les neurones sont souvent générés par division asymétrique de cellules progénitrices comme les cellules souches neurales. Lors de ce processus une cellule progénitrice se divise asymétriquement pour générer soit deux neurones d’identité différente soit un neurone et une nouvelle cellule progénitrice. Dans le système nerveux les divisions asymétriques des différents progéniteurs neuronaux sont étroitement coordonnées ce qui nécessite une communication entre cellules. De plus, au cours du développement du système nerveux, un ensemble très précis de différents types de neurones est produit ce qui implique que leur mécanisme de spécification soit très robuste.
Notre équipe analyse comment les divisions asymétriques des progéniteurs neuronaux sont controlées et comment différents types de neurones différenciés sont produits d’une manière fiable. Pour aborder ces questions nous utilisons le nématode C. elegans comme organisme modèle. C. elegans est un système de choix pour l’étude de ces mécanismes car son système nerveux est simple et bien caractérisé. De plus, chez C. elegans, le lignage de tous les neurones est connu, les embryons sont transparents et leur développement peut être facilement suivi par vidéomicroscopie 4D. Enfin ce système offre de nombreux outils pour analyser les bases moléculaires des processus biologiques comme les cribles génétiques à grande échelle, la transgénèse ou l’ingénierie du génome par CRISPR.
Reconstruction 3D d’un embryon de C. elegans à trois temps successifs en utilisant de la microscopie à feuille de lumière (tubuline en vert, histone en rouge).
En caractérisant les mécanismes controlant les divisions des progéniteurs neuronaux et leur différenciation, notre travail a un impact potentiel concernant le traitement de certains cancers et maladies neurodégénératives.
PUBLIC EXPERIMENTÉ
Chez les vertébrés et les invertébrés les neurones sont souvent générés par division asymétrique de cellules progénitrices comme les cellules souches neurales. Ce mécanisme à la base de la construction du système nerveux soulève deux questions importantes: comment ces divisions sont coordonnées dans l’espace et comment les deux cellules filles acquièrent une identité différente de manière robuste.
Nous abordons ces questions en utilisant comme système modèle le nématode C. elegans. Chez C. elegans la plupart des neurones sont générés durant la neurulation par des divisions asymétriques orientées le long de l’axe antéro-postérieur. Nous avons montré que ces divisions sont régulées par une voie Wnt/β-caténine. Nous cherchons maintenant à établir :

Embryon de C. elegans en cours de gastrulation exprimant tubuline::GFP (vert) et histone::RFP (rouge).
1) Comment le champ de progéniteurs neuronaux est polarisé (en amont des divisions asymétriques). Nous avons récemment observé que des ligands Wnt, exprimés à des niveaux plus élevés au postérieur de l’embryon, régulent ce processus. Nous analysons actuellement comment ces ligands Wnt polarisent les progéniteurs neuronaux en utilisant des techniques d’imagerie in vivo avancées avec une résolution en molécules uniques.
2) Comment les cellules filles acquièrent des destins neuronaux différents de manière fiable (en aval des divisions asymétriques). Nous analysons comment la voie Wnt/β-caténine est connectée au programme de différenciation terminale des neurones et nous avons identifié un nouveau mode d’action pour TCF, le facteur de transcription clé de la voie Wnt. Nous étudions également les mécanismes permettant à ce processus de spécification d’être extrêmement robuste et en particulier la contribution de facteurs chromatiniens. Nous abordons cette question en combinant ingénierie du génome par CRISPR, imagerie quantitative in vivo et hybridation in situ fluorescente d’ARNm en molécules uniques.
La voie Wnt/β-caténine étant impliquée dans de nombreux cancers et dans la régulation des divisions asymétriques des cellules souches neurales de vertébrés, cette étude pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour le traitement de cancers et la manipulation contrôlée des cellules souches neurales à des fins de thérapies régénératives.
Selected publications
PUBLICATION
June 30th, 2020
Neuronal specification in C. elegans: combining lineage inheritance with intercellular signaling
PUBLICATION
April 6th, 2020
Wnt ligands regulate the asymmetric divisions of neuronal progenitors in C. elegans embryos
PUBLICATION
February 14th, 2018
Zic Genes in Nematodes: A Role in Nervous System Development and Wnt Signaling.
PUBLICATION
September 29th, 2017
Zic-proteins are repressors of dopaminergic forebrain fate in mice and C. elegans.
PUBLICATION
March 7th, 2016
β-catenin-driven binary cell fate decisions in animal development.
PUBLICATION
September 21st, 2015
How targets select activation or repression in response to Wnt
PUBLICATION
June 30th, 2015
Atypical transcriptional activation by TCF via a Zic transcription factor in C. elegans neuronal precursors.
Murgan S, Kari W, Rothbächer U, Iché-Torres M, Mélénec P, Hobert O, Bertrand V.
PUBLICATION
May 5th, 2015
Setting-up a simple light sheet microscope for in toto imaging of C. elegans development.
PUBLICATION
July 26th, 2011
Notch-dependent induction of left/right asymmetry in C. elegans interneurons and motoneurons.
PUBLICATION
August 1st, 2010
Lineage programming: navigating through transient regulatory states via binary decisions.
PUBLICATION
June 15th, 2010
Analysis of multiple ethyl methanesulfonate-mutagenized Caenorhabditis elegans strains by whole-genome sequencing
PUBLICATION
July 1st, 2009
Wnt asymmetry and the terminal division of neuronal progenitors.
PUBLICATION
April 1st, 2009