Müller Cells and Retinal Regeneration : The Role of the Hippo/YAP Signaling Pathway - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Müller Cells and Retinal Regeneration : The Role of the Hippo/YAP Signaling Pathway

Les cellules de Müller et la régénération de la rétine : rôle de la voie de signalisation Hippo/YAP

Résumé

Degenerative diseases of the retina are one of the main causes of blindness. Among the various therapeutic strategies currently being studied, our team is focusing on the regenerative potential of the retina. One cellular source of interest are Müller cells, the main type of glial cells in the retina capable of reactivating in case of degeneration, a process called reactive gliosis, and in some species adopting certain characteristics of stem cells. If such a process sustains powerful regeneration abilities in teleosts, it is however largely inefficient in mammals. Hence, increasing our knowledge of the molecular mechanisms underlying the behaviour of these cells under pathological conditions may help turning their regenerative properties into new therapeutic strategies. In this context, my laboratory focused on the terminal effector of the Hippo pathway, the co-transcriptional factor YAP, which has been shown to stimulate regeneration of several injured organs. In the retina, YAP is specifically expressed in Müller cells and upregulated in case of damage. However, its function in retinal homeostasis, and its role in retinal regeneration remained unknown.The first part of my PhD aimed at deciphering YAP function in mouse Müller cells in both physiological and pathological conditions. In essence, we revealed a central role of YAP in Müller cell-dependent retinal homeostasis and as such, as a key player for cone survival during aging. In case of retinal damage, we showed that YAP upregulation is critical for cell-cycle gene reactivation that normally accompanies reactive gliosis. In this context, we also found a functional interaction between YAP and the EGFR signaling pathway, supporting a function of YAP as a hub within the complex signaling network of key regenerative signaling pathways. I also found that YAP overactivation is sufficient to induce mouse Müller cell reprogramming into highly proliferative cells, mimicking a fish or amphibian condition, when Müller cells spontaneously proliferate upon injury. As a whole, this work highlights the critical role of YAP in driving mammalian Müller cells to exit quiescence and thus reveals a potential target for regenerative medicine.The second part of my PhD project stemmed from the emerging discoveries highlighting inflammatory pathways as regulators of the regenerative process. Although inflammation is considered to hamper retinal regeneration in mammals, there are no studies regarding the influence of inflammation on mouse Müller cell-dependent regenerative process. In addition, recent discoveries on the role of YAP in the regulation of the inflammatory process lead to the hypothesis that it could play a role in the relationship between inflammation and retinal regeneration. I thus aimed at investigating the role played by the injury-induced inflammation on mouse Müller cell behavior and how YAP fits in this interplay. I unexpectedly discovered that a microglial-dependent pro-inflammatory context stimulates mouse Müller cell proliferation in retinal explants. Importantly, my results showed that this mitogenic effect occurs in a YAP-dependent manner. Moreover, I uncovered that the effect of YAP overexpression on Müller cell proliferation can be potentiated by a pro-inflammatory environment, and abolished upon microglia depletion. Finally, we found that, in turn, YAP regulates key inflammatory cytokines. Altogether, this part of my project not only deepen our knowledge regarding the impact of inflammation on mouse Müller cell behavior, it also highlights YAP as a key player in the crosstalk between inflammation and retinal regeneration.
Les maladies dégénératives de la rétine sont une des causes principales de cécité. Parmi les différentes stratégies thérapeutiques actuellement étudiées, notre équipe s’intéresse au potentiel régénératif de la rétine. Une source cellulaire d'intérêt sont les cellules de Müller, principal type de cellules gliales de la rétine capables de se réactiver en cas de dégénérescence, un processus appelé gliose réactive, et dans certaines espèces d’adopter des caractéristiques de cellules souches. Si un tel processus confère la capacité de régénérer la rétine chez les téléostéens, il est cependant largement inefficace chez les mammifères. Avoir une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires sous-jacents pourrait aider à transformer leur potentiel de régénération en nouvelles stratégies thérapeutiques en condition pathologique de dégénérescence rétinienne. Dans ce contexte, mon laboratoire s'est focalisé sur l'effecteur terminal de la voie Hippo, le cofacteur de transcription YAP, dont il a été démontré qu'il stimule la régénération de plusieurs organes en cas de lésion. Dans la rétine, YAP est spécifiquement exprimé dans les cellules de Müller et son niveau d’expression augmente en cas de lésion. Cependant, sa fonction dans l'homéostasie rétinienne, et en particulier son rôle dans la régénération rétinienne, sont encore inconnus. La première partie de ma thèse visait donc à décrypter la fonction de YAP dans les cellules de Müller de souris dans des conditions physiologiques et pathologiques. Nous avons révélé que YAP joue un rôle central dans l'homéostasie des cellules de Müller et en tant que tel, est un acteur clé de la survie des cônes au cours du vieillissement. En cas de lésion rétinienne, nous avons montré que YAP est essentiel pour la réactivation des gènes du cycle cellulaire qui accompagne normalement la gliose réactive. Dans ce contexte, nous avons également trouvé une interaction fonctionnelle entre YAP et la voie de signalisation EGFR, suggérant une fonction de YAP en tant qu’intégrateur des réseaux de signalisation mis en jeu dans le contexte régénératif. J'ai également constaté que la suractivation de YAP est suffisante pour induire la reprogrammation des cellules de Müller de souris en cellules hautement prolifératives […]. Dans l'ensemble, ce travail met en évidence le rôle critique de YAP dans la sortie de quiescence des cellules de Müller chez les mammifères et révèle ainsi une cible potentielle pour la médecine régénérative. La deuxième partie de mon projet de doctorat naît des découvertes émergentes mettant en évidence les voies inflammatoires comme régulateurs du processus de régénération. […] De plus, des découvertes récentes sur le rôle de YAP dans la régulation du processus inflammatoire m’ont conduit à faire l'hypothèse qu'il pourrait jouer un rôle dans la relation entre l'inflammation et la régénération rétinienne. J'ai donc cherché à étudier le rôle joué par l'inflammation sur le comportement des cellules de Müller de souris, et à comprendre comment YAP s'inscrit dans cette interaction. J'ai découvert de manière inattendue qu'un contexte pro-inflammatoire établi par les cellules microgliales stimule la prolifération des cellules de Müller de souris dans des explants rétiniens. De plus, mes résultats ont montré que cet effet mitogène se produit de manière dépendante de YAP. Par ailleurs, j'ai découvert que l'effet de la surexpression de YAP sur la prolifération des cellules de Müller peut être potentialisé par un environnement pro-inflammatoire et aboli en cas d’ablation des microglies. Enfin, nous avons constaté que, à son tour, YAP régule des cytokines inflammatoires clés. Dans l'ensemble, cette partie de mon projet permet non seulement d’approfondir nos connaissances concernant l'impact de l'inflammation sur le comportement des cellules de Müller de la souris, mais met également en évidence YAP en tant qu'acteur clé dans la connexion entre l'inflammation et la régénération rétinienne.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03506280 , version 1 (02-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03506280 , version 1

Citer

Diana García-García. Müller Cells and Retinal Regeneration : The Role of the Hippo/YAP Signaling Pathway. Human health and pathology. Université Paris-Saclay, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPASL068⟩. ⟨tel-03506280⟩
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