Accèder directement au contenu

Sonia Garel

Développement et plasticité du cerveau

Contexte

Le fonctionnement du cerveau s’appuie sur l’émergence de réseaux complexes de neurones qui, formés au cours de l’embryogenèse, seront remodelés au cours de la vie post-natale lors des interactions avec l’environnement. La migration des neurones qui permet leur positionnement approprié, et la navigation des axones nécessaire à la formation de connexions spécifiques jouent un rôle essentiel dans le développement du cerveau. Ces deux processus sont généralement étudiés indépendamment l’un de l’autre et l’on sait peu de choses sur leur coordination dans la formation des circuits neuronaux.

C’est à ces questions fondamentales que se consacre l’équipe de Sonia Garel. En combinant la génétique murine, les manipulations ex-vivo et des techniques pointues d’imagerie, l’équipe étudie en détail l’interaction et l’intégration de la migration cellulaire et de la navigation des axones dans le développement du télencéphale, la partie la plus antérieure du cerveau des mammifères qui comprend le cortex cérébral et les noyaux gris centraux. Comprendre la formation des circuits neuronaux fera progresser les connaissances sur plusieurs troubles neuropsychiatriques liés à des anomalies survenant au cours du développement cérébral.

Résultats marquants

L’équipe a mis en évidence que la migration cellulaire et la navigation des axones sont étroitement coordonnées lors de la formation de la projection thalamo-corticale qui relie le thalamus au cortex cérébral. Cette voie axonale majeure du cerveau des mammifères transmet la plupart des informations sensorielles vers le cortex cérébral. Cette large projection axonale présente une organisation topographique puisqu’elle relaie différentes modalités sensorielles (vision audition,..) à différentes zones corticales. Cependant, tous les axones thalamiques croissent au sein de ce large tractus. Avec les axones corticaux, ils forment le système d’entrée/sortie le plus important du cortex cérébral. Les chercheurs de l’équipe ont montré que le développement de cette projection dépend de la migration tangentielle précoce d’une population de neurones au sein des noyaux gris centraux. Ces cellules migrantes appelées “cellules corridor” guident les axones thalamiques vers leur destinée finale, le cortex et créent un passage permissif pour les projections thalamiques. Ces résultats révèlent un nouveau rôle de la migration cellulaire à des cibles intermédiaires de guidage axonal et soulèvent plusieurs questions : quels mécanismes sous-tendent ce processus remarquable et comment est-il relié à la circuiterie du cerveau antérieur ? Ce nouveau mécanisme de guidage est sous la dépendance de différentes formes du gène de la neuréguline-1 et de leurs récepteurs. S’agit-il d’un mécanisme général contrôlant la navigation axonale dans le cerveau en développement ? Des résultats similaires ont été obtenus dans une commissure du cerveau, le corps calleux qui, avec ses 200 millions d’axones callosaux fait communiquer cerveau gauche et cerveau droit.

L’équipe poursuit ses recherches selon 4 axes : décrypter le rôle de la migration cellulaire des noyaux gris centraux dans le guidage des projections thalamo-corticales ; comprendre comment les cellules en migration et les axones en navigation intègrent in vivo les signaux de guidage de l’environnement afin d’atteindre leur cible finale ; étudier le contrôle transcriptionnel de la migration cellulaire et son rôle dans la morphogenèse et le fonctionnement du télencéphale ; déterminer comment des défauts précoces de la migration cellulaire, du guidage axonal thalamocortical ou de l’entrée sensorielle affectent la formation de circuits matures.

Lokmane L, Proville R, Narboux-Nême N, Györy I, Keita M, Mailhes C, Léna C, Gaspar P, Grosschedl R, Garel S. Sensory map transfer to the neocortex relies on pre-target ordering of thalamic axons. Curr Biol 2013 ; 23:810-6.

Deck M, Lokmane L, Chauvet S, Mailhes C, Keita M, Niquille M, Lebrand C, Yoshida M, Yoshida Y, Mann F, Grove E, Garel S. Pathfinding of corticothalamic axons relies on a rendezvous with thalamic projections. Neuron 2013 ; 77 :472-84.

Bielle F, Marcos-Mondéjar P, Leyva-Díaz E, Lokmane L, Mire E, Mailhes C, Keita M, García N, Tessier-Lavigne M, Garel S, López-Bendito G. Emergent growth cone responses to combinations of slit1 and netrin 1 in thalamocortical axon topography. Curr Biol. 2011 Oct 25 ; 21(20):1748-55.

Bielle F, Marcos-Mondejar P, Keita M, Mailhes C, Verney C, Nguyen Ba-Charvet K, Tessier-Lavigne M, Lopez-Bendito G, Garel S. Slit2 activity in the migration of guidepost neurons shapes thalamic projections during development and evolution. Neuron. 2011 Mar 24 ; 69(6):1085-98.

Lopez-Bendito G., Cautinat A., Sanchez J.A., Bielle F., Flames N., Garrat A.N., Talmage D., Role L.W., Charnay P., Marin O., Garel S. , Tangential neuronal migration controls axon guidance : a role for neuregulin- 1 in thalamocortical axon navigation. Cell (2006), 125 — 127-42.




axonal tracing showing thalamocortical (green) and corticothalamic (red) (...)
axonal tracing showing thalamocortical (green) and corticothalamic (red) recirpocal connections
migration of corridor neurons (green) open the path for thalamic axons (...)
migration of corridor neurons (green) open the path for thalamic axons (red)