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Nathalie Spassky

Rôles des cils dans le développement et la pathologie du cerveau

Les cellules multiciliées sont des cellules épithéliales qui tapissent les voies respiratoires, les oviductes et les ventricules cérébraux. Chacune de ces cellules étend plusieurs (> 50) longs cils motiles produisant un flux extracellulaire constant qui dégage le mucus des voies respiratoires, transporte la cellule oeuf des oviductes vers l’utérus et propulse le liquide céphalorachidien (LCR) le long des ventricules cérébraux. Chaque cil croît à partir d’un centriole modifié, également appelé corps basal. Les défauts de la motilité ciliaire ou du nombre de cils sont associés à des pathologies sévères incluant troubles neurodéveloppementaux, insuffisance pulmonaire irréversible et stérilité.

Nathalie Spassky

Nos projets se concentrent sur la compréhension de la façon dont se développent les cellules multiciliées du cerveau appelées cellules épendymaires. Leur emplacement, leur morphologie et leur fonction uniques suggèrent fortement qu’elles contribuent activement à la formation et au maintien des circuits neuronaux. Nous utilisons une approche multidisciplinaire impliquant génétique moléculaire chez la souris, outils bioinformatiques, approches biophysiques, systèmes de culture ex vivo et imagerie avancée sur cellules vivantes pour étudier (i) comment les progéniteurs sont spécifiés en cellules épendymaires ; (ii) comment les cils sont formés et polarisés dans ces cellules et iii) comment les cellules épendymaires contribuent à la morphogenèse ventriculaire et à la neurogenèse adulte.

Alice Meunier

Nos projets de recherche se concentrent sur un petit organite, le centriole, qui est nécessaire à la formation des cils. La plupart des cellules de notre corps ont un centrosome composé de deux centrioles. La présence de centrioles surnuméraires perturbe la division et la migration cellulaires. Les cellules multiciliées font exception, car elles possèdent une centaine de centrioles qui servent de base à la nucléation des cils mobiles. Ces cellules sont essentielles à la propulsion des fluides physiologiques dans notre cerveau, nos poumons et notre système reproductif. Nous cherchons à comprendre comment ces cellules multiciliées échappent au programme de contrôle du nombre de centrioles pour amplifier massivement ces organites au cours de leur différenciation. Nous avons montré qu’au lieu de mettre en œuvre un programme de développement spécifique, elles réutilisent les acteurs de la duplication des centrioles et de la division cellulaire pour effectuer leur différenciation. Nous cherchons maintenant à caractériser les acteurs de ce détournement du cycle cellulaire.

Nathalie Delgehyr

Nous cherchons aussi à comprendre les mécanismes cellulaires impliqués
dans la différenciation et la maintenance des cellules épendymaires. Nous
nous intéressons notamment aux modifications du cytosquelette des cellules
et à l’impact de ces modifications sur la différenciation.
Pour conserver l’architecture 3D et l’environnement tissulaire des
cellules en différenciation, nous avons développé des outils permettant
l’expression ou la déplétion de facteurs clés, directement dans le cerveau
des animaux en développement. Nous avons récemment montré que le battement
des cils motiles des cellules épendymaires matures induit la formation
d’une structure d’actine à la base des cils, au niveau des centrioles.
Cette structure agit alors comme une barrière protégeant les centrioles
des forces développées par les cils motiles. Nous nous intéressons
maintenant aux modifications du cytosquelette à des étapes plus précoces
de la différenciation pour évaluer le rôle de ses modifications dans (1)
l’engagement des cellules vers la différenciation épendymaire et (2) dans
l’établissement des polarités cellulaires.

Olivier Mercey, Michelle S. Levine, Philippe Rostaing, Gina M. LoMastro, Eva Brotslaw, Valerie Gomez, Abhijay Kumar, Nathalie Spassky, Brian J. Mitchell, Alice Meunier#, Andrew J. Holland#
Massive centriole production can occur in the absence of deuterosomes in multiciliated cells
Nat Cell Biol. 2019 Dec ;21(12):1544-1552. doi : 10.1038/s41556-019-0427-x

Ortiz-Álvarez G, Daclin M, Shihavuddin A, Lansade P, Fortoul A, Faucourt M, Clavreul S, Lalioti ME, Taraviras S, Hippenmeyer S, Livet J, Meunier A, Genovesio A, Spassky N.
Adult Neural Stem Cells and Multiciliated Ependymal Cells Share a Common Lineage Regulated by the Geminin Family Members
Neuron. 2019 Apr 3 ;102(1):159-172.e7. doi : 10.1016/j.neuron.2019.01.051

Olivier Mercey, Adel Al Jord, Philippe Rostaing, Alexia Mahuzier, Aurélien Fortoul, Amélie-Rose Boudjema, Marion Faucourt, Nathalie Spassky, Alice Meunier.
Dynamics of centriole amplification in centrosome depleted brain multiciliated progenitors.
Sci Rep. 2019 Sep 10 ;9(1):13060. doi : 10.1038/s41598-019-49416-2.

Al Jord A, Spassky N, Meunier A.
Motile ciliogenesis and the mitotic prism (review)
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Pdf available at https://rdcu.be/VCZC

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Pdf available at http://science.sciencemag.org/cgi/content/full/science.aan8311?ijkey=ZgdxIMo7AEnVM&keytype=ref&siteid=sci

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Collaborations :

J.P. Baudoin, L. Viou, P. S. Launay, C. Luccardini, S. Espeso, V. Kiyasova, T. Irinopoulou, C. Alvarez, J.P. Rio, T. Boudier, J.P. Lechaire, N. Kessaris, N. Spassky, and C. Métin (2012). Tangentially migrating neurons assemble a primary cilium that promotes their re-orientation to the cortical plate. Neuron, 76(6) :1108-22.

G. Keryer, JR. Pineda, G. Liot, J. Kim, P. Dietrich, C. Benstaali, K. Smith, FP. Cordelières, N. Spassky, RJ. Ferrante, I. Dragatsis, and F. Saudou. (2011). Ciliogenesis is regulated by a huntingtin-HAP1-PCM1 pathway and is altered in Huntington disease. J Clin Invest 121(11) :4372-82.

Y. Hirota, A. Meunier, S. Huang, T. Shimozawa, O. Yamada, Y.S. Kida, M. Inoue, T. Ito, H. Kato, M. Sakaguchi, T. Sunabori, M.A. Nakaya, S. Nonaka, T. Ogura, H. Higuchi, H. Okano, N. Spassky, and K. Sawamoto. (2010). Planar polarity of multiciliated ependymal cells involves the anterior migration of basal bodies regulated by non-muscle myosin II. Development 137(18):3037-46.

A. Molla-Herman, R. Ghossoub, T. Blisnick, A. Meunier, C. Serees, F. Silbermann, C.D. Emmerson, K. Romeo, P. Bourdoncle, A. Schmitt, S. Saunier, N. Spassky, P. Bastin, and A. Benmerah. (2010). The ciliary pocket : an endocytic membrane domain at the base of primary and motile cilia. J Cell Sci, 123 :1785-95.




Primary cell culture of brain multiciliated cells stained for (...)
Primary cell culture of brain multiciliated cells stained for polyglutamylated microtubules in green and tight junctions in red
(p,q) Schematic views of Cen2GFP adult brain ependymal cells from a study (...)
(p,q) Schematic views of Cen2GFP adult brain ependymal cells from a study on the beating direction of their cilia. (r) 3D reconstruction where nuclei (blue), ZO1 cell–cell junctions (red) and centrioles (green) were stained. From Shihavuddin et al., Nat. Com. 2017
Once amplified, procentrioles detach from their centrosome and deuterosome (...)
Once amplified, procentrioles detach from their centrosome and deuterosome platforms along the nuclear membrane.
When Cdk1 activity is disinhibited, post-mitotic multiciliated progenitors (...)
When Cdk1 activity is disinhibited, post-mitotic multiciliated progenitors undergo an abberant mitosis. From Al Jord et al., Science 2017
Double immunostaining of an E14.5 Centrin-2-GFP control cortical (...)
Double immunostaining of an E14.5 Centrin-2-GFP control cortical ventricular surface with Arl13b (cilia, cyan), and phosphorylated S6RP (p-S6RP, magenta) antibodies showing p-S6RP staining at the mother centriole of the centrosome in ciliated cells. From Foerster et al., Development 2017