Génétique et développement du cortex cérébral

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Le cortex cérébral est le siège principal des fonctions cognitives. Les capacités intellectuelles de l'Homme constituent une caractéristique majeure qui le distingue au sein du phylum des vertébrés, incluant les autres mammifères.

Nos projets visent à  comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent la diversité des cellules et leur positionnement dans le cortex cérébral au cours du développement.

Le cortex cérébral constitue la partie dorsale du télencéphale, le territoire le plus antérieur du cerveau. Il présente une organisation en couches superposées et est divisé en aires distinctes, impliquées dans des fonctions spécifiques (motrice, sensorielle ou encore cognitive). Une coordination très fine entre la génération spatio-temporelle de différents types cellulaires et le contrôle de leur migration ainsi que de leur localisation finale est à  la base de la construction d'une structure aussi complexe. Un nombre croissant de données soutient l'idée que de nombreuses maladies neurologiques et psychiatriques –allant de l'épilepsie au retard mental– ont pour origine une altération de processus du développement du cortex cérébral.

Les événements se produisant dans les cellules progénitrices à  des stades précoces du développement sont cruciaux pour la construction de circuits nerveux complexes. Le facteur de transcription à  homéodomaine Dbx1 est exprimé brièvement dans des sous-populations restreintes de progéniteurs localisés, entre autres, à  la frontière entre le cortex cérébral en développement (pallium), dorsalement, et les ganglions de la base (sous-pallium), ventralement. Cette frontière (frontière pallium-souspallium (PSB) pourrait jouer un rôle crucial dans l'évolution du cortex cérébral chez les mammifères. La caractéristique commune des cellules dérivées des progéniteurs exprimant Dbx1 est d'avoir une haute motilité et une durée de vie transitoire.

Nous avons développé une nouvelle approche moléculaire qui nous permet d'étudier les mécanismes contrôlant l'acquisition de l'identité cellulaire et la fonction au niveau de la frontière dorso-ventrale du système nerveux central. Nous utilisons une approche de génétique chez la souris permettant le traçage ou l'ablation spécifique de sous-types cellulaires afin d'étudier leur rôle durant le développement et l'âge postnatal. Nous couplons des analyses génomiques et de profils d'expression génique par puces ADN à  des méthodes d'embryologie classique, comme des greffes in vivo et in vitro, l'électroporation in ovo et in utero, et des tests de comportement.

Ces travaux devraient nous fournir une meilleure compréhension du contrôle moléculaire de la lamination et du développement du néocortex au cours de l'évolution. Le système d'ablation conditionnelle que nous avons développé devrait ainsi fournir de nouveaux outils génétiques afin de créer des souris-modèles de désordres corticaux et d'ouvrir des perspectives pour le diagnostic des maladies développementales chez l'Homme.

Nos recherches sont financées par des contrats de l'Agence Nationale de la Recherche, Fondation pour la Recherche Médicale, Idex Université Sorbonne Paris Cité, Mairie de Paris, Association pour la Recherche sur le Cancer (ARC), Fédération pour la Recherche sur le Cerveau (FRC),  La Ligue contre le cancer, Neuropôle de recherche francilien (NeRF). 
L'équipe est membre de l'Ecole des Neurosciences de Paris Ile-de-France (ENP).

Sélection de publications

Ledonne F., Orduz D., Mercier J., Vigier L., Grove E.A., Tissir F., Angulo M.C., Pierani A. and Coppola. E. Targeted inactivation of Bax reveals subtype-specific mechanism of Cajal-Retzius neuron death in the postnatal cerebral cortex.  Cell Reports (2016), 17, 3133–3141.
Abstract

Freret-Hodara B., Cui Y., Griveau A., Vigier L., Arai Y., Touboul J. and Pierani A. Enhanced abventricular proliferation compensates cell death in the embryonic cerebral cortex. Cerebral Cortex (2016) Sept 12;
Abstract

Karaz S.#, Courgeon M. #, Lepetit H., Bruno E., Pannone R., Tarallo A., Thouzé F., Kerner P., Vervoort M., Causeret F., Pierani A. and D'Onofrio G. Neuronal fate specification by the Dbx1 transcription factor is linked to the evolutionary acquisition of a novel functional domain. Evodevo (2016) Aug 12; eCollection 2016.
Abstract

Barber, M., Arai, Y., Morishita, Y., Vigier, L., Causeret, F., Borello, U., Ledonne, F., Coppola, E., Contremoulins, V., Pfrieger, F.W., Tissir, F., Govindan, S., Jabaudon, D., Proux-Gillardeaux, V., Galli, T. and Pierani, A. Migration speed of Cajal-Retzius cells modulated by vesicular trafficking controls the size of higher-order cortical areas. Current Biol. (2015), 25, 2466-2478. Epub 2015 Sep 17.
Research Highlight in Nature Reviews Neuroscience (2015), 16, 644-645
Abstract

Causeret, F., Sumia, I. and Pierani A. Kremen1 and Dickkopf1 control cell survival in a Wnt-independent manner. Cell Death and Differentiation (2015), Jul 24.
Abstract

Teissier A., Waclaw R.R., Griveau A., Campbell K. and Pierani A. Tangentially migrating transient glutamatergic neurons control neurogenesis and maintenance of cerebral cortical progenitor pools. Cerebral Cortex (2012), 22, 403-416. Epub 2011 Jun 10.
Abstract

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