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Marie Gendrel

I am a newly recruited ENS associate professor in Biology at IBENS, specialized in Neuroscience


La curiosité intellectuelle a toujours été mon moteur. J’essayais constamment de comprendre comment les choses fonctionnent ; les cours de chimie, physique et biologie sont donc devenus mes sujets de prédilection. Après avoir obtenu mon DEUG de Physique/Chimie à Paris VII, passionnée par les questions fondamentales de Biologie, j’ai décidé d’orienter mes études vers la génétique et la neurobiologie.

Après mon DEUG en Biologie de l’université Paris VI, j’ai été sélectionnée pour rejoindre le Magistère de Génétique en 2002 à l’université Paris VII. J’ai ainsi eu l’opportunité unique d’effecteur plusieurs stages dans des universités et instituts prestigieux. Au cours de la deuxième année de mon Master, j’ai pu suivre le cours Pasteur de Neurosciences à Paris. J’ai alors acquis la certitude que je voulais orienter ma carrière vers les neurosciences en alliant la génétique.

En 2004, pour allier ces deux centres d’intérêts, j’ai rejoint pour mon master puis ma thèse l’équipe de Jean-Louis Bessereau à l’École Normale Supérieure, qui utilise le nématode Caenorhabditis elegans, un ver non parasite pour l’homme, comme modèle génétique afin d’étudier les mécanismes d’agrégation des récepteurs ionotropes à la jonction neuromusculaire. Au cours de ma thèse, j’ai identifié une nouvelle protéine synaptique, LEV-9, qui est nécessaire à la localisation des récepteurs de l’acétylcholine (1). Mes résultats ont mis en évidence un nouveau mécanisme régulant le nombre de récepteurs aux synapses reposant sur des interactions protéine/protéine extracellulaires.

Après avoir étudié les mécanismes cellulaires impliqués dans la formation des synapses, j’ai voulu m’orienter vers la compréhension des différentes étapes du développement du système nerveux et élucider la manière dont un neurone acquiert son identité. En 2010, j’ai ainsi rejoint le laboratoire du Professeur Hobert à l’université de Columbia (New-York, USA) financée par une bourse EMBO puis HFSP. Mon travail, qui m’a permis d’établir qu’un code combinatoire de facteurs de transcription contrôle la différenciation terminale des neurones GABAergiques chez C. elegans, m’a surtout menée à redéfinir le système GABAergique du nématode en identifiant 22 nouvelles cellules contenant du GABA, 15 étant des neurones (4).
Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur dans les neurones matures des vertébrés. Que ce soit chez les invertébrés ou les vertébrés, le phénotype GABAergique a été défini de façon traditionnelle par la présence de trois principaux acteurs : (i) GAD, l’enzyme responsable pour la synthèse du GABA à partir du glutamate, (ii) VGAT, le transporteur vésiculaire du GABA (VGAT/unc-47) et (iii) GAT, le transporteur membranaire du GABA qui capture le GABA au niveau de la fente synaptique après sa libération. Cependant, au cours de mon post-doc, j’ai complètement revisité la vision classique que l’on avait du système nerveux GABAergique chez C. elegans et j’ai apporté de nouvelles perspectives quant à ce que définit un neurone GABAergique dans cet organisme modèle. En particulier, j’ai montré que des neurones additionnels contenaient du GABA mais n’exprimaient pas toujours GAD/unc-25, VGAT/unc-47 et GAT/snf-11. En effet, j’ai identifié quatre nouveaux types de neurones qui sont positifs pour le GABA mais qui n’expriment pas toujours l’ensemble des trois acteurs qui définissent le phénotype GABAergique d’un neurone. Deux de ces types montrent de façon flagrante des modes de transport alternatif du GABA puisqu’ils ne possèdent ni VGAT/unc-47 et/ou GAT/snf-11 et ne synthétisent pas de GABA.
Avec deux de mes collègues, nous avons étendu l’étude du système nerveux à celui du mâle qui, en plus de ses 294 neurones en commun avec l’hermaphrodite, possède 93 neurones spécifiques. Nous avons mis en évidence une utilisation différente des neurotransmetteurs selon le sexe de l’animal impliquant donc un changement de fonction des neurones communs selon le sexe (5).

Au cours de ma thèse, j’ai également été recrutée en tant que Moniteur de l’Université Paris VI pour enseigner aux étudiants de Licence la génétique et la biologie cellulaire. A Columbia, j’ai encadré deux étudiants du niveau Master et cinq étudiants du niveau Licence. Trois d’entre eux ont décidé d’effectuer une thèse. Avoir été monitrice ainsi qu’avoir encadré des étudiants ont été des expériences exceptionnelles qui m’ont fait réaliser ma passion et ma capacité d’enseigner.

En 2017, j’ai été recruté comme Maître de Conférences en Neurosciences à l’institut de Biologie de l’Ecole Normale Supérieure (IBENS). J’ai rejoint l’équipe « Transmission inhibitrice » dirigée par Stéphane Dieudonné ce qui me permet d’allier les puissants outils génétiques disponibles chez C. elegans avec le modèle de la souris qui est essentiel pour valider tout mécanisme.
J’ai montré l’existence de mécanismes alternatifs pour le transport du GABA chez C. elegans (4). De plus, chez les neurones dopaminergiques des vertébrés, des observations similaires ont été faites suggérant l’existence de mécanismes alternatifs de transport du GABA. Comprendre ces nouveaux mécanismes apporterait un éclairage nouveau sur la régulation des réseaux neuronaux au travers de l’inhibition. Je propose de tirer avantage de C. elegans, un organisme modèle puissant de par sa génétique, pour identifier et caractériser de nouveaux acteurs présynaptiques de la transmission GABAergique, se concentrant principalement sur des transporteurs supposés ou caractérisés. Nous testerons par la suite les orthologues chez les vertébrés sachant que les composants connus de la machinerie GABAergique sont conservés entre les mammifères et les vers. De nouvelles fonctions pour des transporteurs déjà caractérisés pourraient être découvertes, comme cela a été le cas pour le transporteur vésiculaire du glutamate 1 (VGLUT1) alias BNP1.

PUBLICATIONS

1) Gendrel M, Rapti G, Richmond JE, Bessereau J-L. A secreted complement-control-related protein ensures acetylcholine receptor clustering. Nature. 2009 Oct 15 ;461(7266):992–6.
2) Sancar F, Touroutine D, Gao S, Oh HJ, Gendrel M, Bessereau J-L, Kim H, Zhen M, Richmond JE. The dystrophin-associated protein complex maintains muscle excitability by regulating Ca(2+)-dependent K(+) (BK) channel localization. J Biol Chem. 2011 Sep 23 ;286(38):33501–10.
3) Buonanno M, Garty G, Grad M, Gendrel M, Hobert O, Brenner DJ. Microbeam irradiation of C. elegans nematode in microfluidic channels. Radiat Environ Biophys. 2013 Nov ;52(4):531–7.
4) Gendrel M*, Atlas EG, Hobert O*. A cellular and regulatory map of the GABAergic nervous system of C. elegans. Elife. 2016 Oct 14 ;5:1395. *corresponding author
5) Serrano-Saiz E1*, Pereira L1*, Gendrel M1*, Aghayeva U, Battacharya A, Howell K, Garcia LR, Hobert O*. A Neurotransmitter Atlas of the Caenorhabditis elegans Male Nervous System Reveals Sexually Dimorphic Neurotransmitter Usage. Genetics. 2017 Jul ;206(3):1251–69 1co-first author *corresponding author