Etude de la voie de signalisation Sonic Hedgehog et du contrôle de la prolifération cellulaire dans le cerveau mature de rongeurs - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Study of the Sonic Hedgehog signaling pathway and control of cell proliferation in the mature rodent brain

Etude de la voie de signalisation Sonic Hedgehog et du contrôle de la prolifération cellulaire dans le cerveau mature de rongeurs

Karine Loulier

Résumé

The morphogen Sonic Hedgehog (Shh) displays a complex signaling pathway mainly studied during the embryonic development, where Shh is of primary importance for the development of central nervous system. Shh transmits its action via the Patched/Smoothened complex-receptor (Ptc/Smo) and Gli1 transcription factor, and interacts with the Hip (Hedgehog interacting protein) glycoprotein proposed to act as antagonist of the Hedgehog proteins. Biochemical analyses have shown that in addition to the membrane form, a soluble form of Hip exists, in particular in the adult brain, and inhibits Shh pathway in vitro. In addition, Hip expression pattern in the embryonic (E13.5) and adult mouse brain clearly support a role for Hip in the negative regulation of the Shh pathway. Finally the expression of Hip in cells producing the nitric oxide (NO) synthase in the mature brain suggests interactions between Hip and NO neurotransmitter gas signaling pathways. To evaluate the effects of Shh on neural precursor cells of the adult mouse forebrain, we performed stereotaxically guided delivery of recombinant ShhN into the lateral ventricles (LV) of adult mouse brain. In addition to a strong activation of the Shh pathway, reflected by the increase in the transcription of Ptc and Gli1 in several cerebral areas, such as the subventricular zone (SVZ), striatum, lateral septum, corpus callosum and cerebral cortex, the number of cells having incorporated the Bromodésoxyuridine (BrdU) proliferation marker, was increased by a factor 3-4 in the corpus callosum and the cerebral cortex of the ShhN injected mice compared to control mice. However, such an increase was not observed in the SVZ, a major neurogenic area in the mature brain. In addition, two days after the injection of ShhN, a more significantly higher number of proliferating cells expressing the proteoglycan NG2, marker of oligodendroglial precursors, was observed in the cerebral cortex of the mice having received the ShhN protein. In order to analyze the long-term effect of Shh overexpression, an adenoviral vector Ad5-hShh-ires-eGFP intended to express human form of Shh protein was developed then characterized in vitro. This vector was then delivered in the LV adult mice and four days after, the Shh protein was detected in brian ependymal and subependymal areas. Twenty-six days after the injection of the Ad5-hShh-ires-eGFP vector, the Shh pathway was still active as revealed by the presence of many cells expressing Gli1 in several cerebral surfaces. An increase of 50% of the number of BrdU+ cells expressing the oligodendroglial marker dm20+ has been detected in the cerebral cortex and the corpus callosum of Ad5-hShhires-eGFP injected mice compared to the Ad5-eGFP control mice. Altogether, these results reveal the capability of Shh to stimulate the proliferation of oligodendroglial precursors in several areas of adult rodent brains. Keeping with that, the modulation of the Shh pathway thus appears potentially interesting for the treatment of the diseases affecting the oligodendroglial lineage.
La voie de signalisation du morphogène Sonic Hedgehog (Shh) met en jeu des processus complexes étudiés, jusque là principalement, au cours du développement embryonnaire, où Shh est primordial pour le développement du tissu nerveux. Shh transmet son action via le complexe-récepteur Patched/Smoothened (Ptc/Smo) et le facteur de transcription Gli1, et interagit avec la glycoprotéine Hip (Hedgehog interacting protein) proposée comme antagoniste des protéines Hedgehog. Des analyses biochimiques ont permis de montrer qu'en plus de la forme membranaire, une forme soluble de Hip existe, notamment dans le cerveau adulte, et inhibe la voie de signalisation Shh in vitro. Par ailleurs, une cartographie de Hip dans le cerveau de souris embryonnaire (E13.5) et adulte supporte l'hypothèse que Hip interviendrait dans la régulation négative de la voie Shh. Enfin l'expression de Hip dans des cellules exprimant l'enzyme de synthèse de l'oxide nitrique (NO) dans le cerveau mature suggère des interactions entre les voies de signalisation impliquant respectivement Hip et le neuromédiateur gazeux NO. Pour étudier le rôle de Shh in vivo sur les progéniteurs neuraux du cerveau mature, la protéine recombinante ShhN a été injectée par stéréotaxie dans le ventricule latéral (VL) de souris adultes. En plus d'une forte activation de la voie Shh, reflétée par l'augmentation de la transcription de Ptc et Gli1 dans plusieurs régions cérébrales, telles que la zone sous ventriculaire (ZSV), le striatum, le septum latéral, le corps calleux et le cortex cérébral, le nombre de cellules ayant incorporé le marqueur de prolifération Bromodésoxyuridine (BrdU), est augmenté d'un facteur 3-4 dans le corps calleux et le cortex cérébral des souris ayant reçu la protéine Shh en comparaison avec des souris contrôles. Une telle augmentation n'a pas été observée dans la ZSV, une aire de neurogenèse majeure chez l'adulte. Par ailleurs, deux jours après l'injection de ShhN, un nombre significativement plus important de cellules en prolifération exprimant le protéoglycan membranaire NG2, marqueur des précurseurs oligodendrocytaires, est observé dans le cortex cérébral des souris ayant reçu la protéine ShhN. Afin d'analyser l'effet à long terme de la surexpression continue de la protéine Shh, un vecteur adénoviral Ad5-hShh-ires-eGFP destiné à exprimer la forme humaine de la protéine Shh a été développé puis caractérisé in vitro. Ce vecteur a ensuite été délivré dans le VL de cerveau de souris adultes et quatre jours après, la protéine Shh a été détectée dans les régions épendymaire et subépendymaire. Vingt-six jours après l'injection du vecteur Ad5-hShh-ires-eGFP, la voie Shh est toujours active comme révélé par la présence de nombreuses cellules exprimant le transcrit Gli1 dans plusieurs aires cérébrales. Une augmentation de 50% du nombre de cellules BrdU+ exprimant le marqueur oligodendroglial dm20+ est détectée dans le cortex cérébral et le corps calleux des souris ayant reçu le vecteur adénoviral Ad5-hShh-ires-eGFP par rapport aux souris ayant reçu le vecteur contrôle Ad5-eGFP. Dans leur ensemble, ces résultats suggèrent la capacité de la voie Shh à stimuler les cellules oligodendrocytaires pré-matures dans plusieurs régions du cerveau de rongeurs adultes. La modulation de cette voie apparaît donc potentiellement intéressante pour le traitement des maladies affectant le lignage oligodendrocytaire.
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Dates et versions

tel-00429497 , version 1 (03-11-2009)

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  • HAL Id : tel-00429497 , version 1

Citer

Karine Loulier. Etude de la voie de signalisation Sonic Hedgehog et du contrôle de la prolifération cellulaire dans le cerveau mature de rongeurs. Neurosciences [q-bio.NC]. Université Paris Sud - Paris XI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00429497⟩

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