Rôle du récepteur nucléaire RORαdans la survie et la différenciation<br />neuronale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Study of the neuronal role of the nuclear receptor RORalpha

Rôle du récepteur nucléaire RORαdans la survie et la différenciation
neuronale

Fatiha Boukhtouche
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 833659

Résumé

RORα is a transcription factor belonging to the nuclear receptor superfamily. RORα disruption in homozygous staggerer mutants leads to a variety of age-related phenotypes, including neurodegeneration, immunodeficiencies, muscular atrophy, osteoporosis and atherosclerosis (for review, see ). Most obviously, staggerer mutants display a strong ataxic phenotype, associated with severe cerebellar degeneration. Most cerebellar Purkinje cells (PCs) (82%) undergo cell death during postnatal development, whilst those remaining PCs display an immature shape. However, whether this immature shape is due to the absence of RORα or to secondary events consecutive to PC death was unknown.
During a first part of my thesis, I studied the implication of RORα in the neuronal survival in RORα overexpressing experiments. I have constructed a lentiviral vector to perform efficient RORα overexpression in both cortical and cerebellar cultures. By FACS quantification, the survival rate of RORα-overexpressing cortical neurons was evaluated in response to different stressors disturbing redox homeostasis, such as Aβ peptide, c2 ceramide and H2O2. We have shown that hRORα1 overexpression provides neuroprotection against reactive oxygen species (ROS)-induced apoptosis and real-time RT-PCR revealed an overexpression of the anti-oxidant enzymes glutathione peroxidase 1 and peroxiredoxin 6. Down-regulation of these enzymes by si-RNA experiments partially suppressed the RORα-mediated neuroprotection, further demonstrating their implication in the protection provided by RORα . RORα appears thus as a factor controlling the oxidative stress in neurons. To test whether an overexpression of RORα could protect Purkinje cells from death during development, we studied the survival of RORα-overexpressing PCs in a model which reproduces a developmental cell-death in organotypic cultures. Quantification of the PC number showed an increased survival of lentiviral-mediated RORα-overexpressing PCs, suggesting that the age-dependant apoptotic cell death in culture is decreased when RORα is overexpressed, indicating a neuroprotective role of RORα against developmental cell death. We are currently investigating the ROS pathway in the RORα-overexpressing PCs .
In a second part of my thesis, I studied the role of RORα in the PC differentiation process in organotypic culture. As observed in vivo, in these cultures fusiform PCs with embryonic bipolar shape undergo regression prior to the outgrowth of the ultimate dendritic tree. We show that lentiviral-mediated overexpression of RORα in fusiform PCs leads to a cell-autonomous accelerated progression of dendritic differentiation. In addition, we demonstrate that RORα is necessary for the regressive events of early differentiation: while staggerer RORα-deficient PCs remain in the embryonic fusiform stage, replacement of RORα restores normal dendritogenesis. In this study, we have thus demonstrated that RORα controls initial dendritic remodelling during development, particularly the first phase of dendritic regression of the fusiform PCs .
In a third part of my thesis, I studied the implication of RORα in the thyroid hormone (TH) signalling during early PC dendritic differentiation. We show that TH treatment leads to an upregulation of RORα expression in PCs. Moreover, action of TH requires RORα expression, since we show that, unlike controls, TH has no effect on the PC differentiation in RORα-deficient PCs. Our results strongly suggest that TH action on the early PC dendritic is mediated by RORα . We are now exploring whether RORα is a target gene of thyroid nuclear receptor in PCs.
RORα (Retinoic acid receptor related Orphan Receptor α) est un récepteur nucléaire
dont la perte de fonction entraîne chez la souris staggerer - entre autres phénotypes - une
sévère ataxie cérébelleuse. RORα a longtemps été considéré comme un récepteur nucléaire
orphelin, cependant, le cholestérol (ou un de ses dérivés) semble être un ligand physiologique
de ce récepteur.
Le mutant staggerer, identifié dès 1962 par Sidman, Lane et Dickie, présente une
hypoplasie cérébelleuse liée à l'absence de la grande majorité des cellules de Purkinje, ainsi
que des grains du cervelet. L'expression de la mutation staggerer dans les cellules de Purkinje
conduit à leur mort massive pendant le développement, et les cellules de Purkinje survivantes
chez l'adulte présentent d'importantes anomalies de différenciation. Par ailleurs, à l'état
hétérozygote, le mutant staggerer présente une diminution de la survie des cellules de
Purkinje ainsi que des anomalies de différenciation au cours du vieillissement.
Le phénotype cérébelleux des mutants homozygote et hétérozygote staggerer
suggère que RORα est impliqué dans la survie et/ou la différenciation des cellules de Purkinje
au cours du développement et du vieillissement. Au cours de cette thèse, nous avons donc
tenté de déterminer le rôle de RORα dans la survie et la différenciation dans des neurones
corticaux et/ou dans des cellules de Purkinje, en étudiant l'effet de sa surexpression dans ces
processus.
Afin de surexprimer RORα, nous avons construit un vecteur lentiviral exprimant
l'isoforme humaine RORα1. Ce vecteur nous a permis de transduire avec une très grande
efficacité des neurones corticaux en culture primaire ainsi que les cellules de Purkinje en
culture organotypique.
Dans une première étude, nous avons cherché à déterminer si RORα pouvait exercer
un rôle dans la survie neuronale. Dans ce but, nous avons évalué la survie de neurones
corticaux surexprimant ou non RORα et soumis à un stress oxydatif entraînant l'apoptose des
neurones. RORα protège les neurones en diminuant le stress oxydatif causé par ces inducteurs
pro-apoptotiques. L'expression des deux enzymes Glutathion peroxydase 1 et Peroxiredoxine
6 est augmentée dans les neurones qui surexpriment hRORα1, et semble partiellement médier
l'effet neuroprotecteur de RORα. Nous avons par ailleurs évalué et comparé la survie des
cellules de Purkinje en culture organotypique qui expriment RORα de façon endogène, ou qui
surexpriment hRORα1, et nos résultats suggèrent que la surexpression de RORα a également
un effet neuroprotecteur dans ces cellules.
Dans une seconde étude, afin de déterminer le rôle de RORα dans la différenciation
des cellules de Purkinje, nous avons analysé en culture la progression de la différenciation
dendritique précoce de cellules de Purkinje en fonction de l'expression de RORα. RORα est
crucial pour l'étape de régression des neurites des cellules de Purkinje au stade bipolaire
embryonnaire. Alors que l'absence de RORα chez les mutants homozygotes staggerer
entraîne un arrêt de la différenciation des cellules de Purkinje à ce stade (les cellules de
Purkinje ne parviennent pas à entamer la régression des neurites), la surexpression de
hRORα1 accélère l'étape de régression. Cette étape de régression est totalement dépendantede l'expression de protéines RORα fonctionnelles et cet effet est vraisemblablementintrinsèque. Nous montrons enfin que l'hormone thyroïdienne accélère la différenciationdendritique précoce des cellules de Purkinje, et que RORα semble contribuer à ce processus.
L'ensemble de ces résultats montre que RORα intervient de façon cruciale à la foisdans la survie et dans la différenciation des cellules de Purkinje dans une étape très précoce de
leur développement post-natal.
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Dates et versions

tel-00080417 , version 1 (16-06-2006)
tel-00080417 , version 2 (12-07-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00080417 , version 1

Citer

Fatiha Boukhtouche. Rôle du récepteur nucléaire RORαdans la survie et la différenciation
neuronale. Neurosciences [q-bio.NC]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00080417v1⟩

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