Rôles de la voie de signalisation purinergique dans les cellules souches neurales lors de la formation et régénération de la rétine // roles of the purinergic signalling pathway in neural stem cells during retina formation and regeneration

Topic description

L'ATP et ses métabolites, l'ADP et l'adénosine, sont les principales molécules extracellulaires actives de la voie de signalisation purinergique. Ces purines régulent les processus physiologiques et pathologiques dans pratiquement tous les organes du corps, via l'activation d'une vaste famille de récepteurs membranaires, les récepteurs ATP-dépendant P2X, P2Y (récepteurs de l'ATP et de l'ADP) et les récepteurs AdorA de l'adénosine. Après la libération de l'ATP dans l'espace extracellulaire, la disponibilité des différentes purines extracellulaires est régulée par des enzymes membranaires, appelées ectonucléotidases, qui décomposent l'ATP en adénosine, via l'ADP et l'AMP dans l'espace extra-cellulaire. Ceci module ainsi l'activation des récepteurs purinergiques et plus généralement les rôles de cette voie de signalisation. Ainsi, la complexité fonctionnelle de cette voie de signalisation est due à l'existence de ces nombreux récepteurs et enzymes et à leur profil d'expression.
Ces purines sont les principaux neurotransmetteurs/neuromodulateurs impliqués dans la signalisation purinergique, largement répandue dans les systèmes nerveux central et périphérique. L'implication de ces purines au cours du développement du système nerveux central, dans la neurogenèse adulte et dans plusieurs pathologies neurodéveloppementales et maladies neurodégénératives a été démontrée et il est reconnu que cette voie régule la prolifération et différenciation des cellules souches. Toutefois, les mécanismes moléculaires sous-jacents dans un contexte in vivo restent encore mal compris puisque la majorité des études ont été réalisées in vitro ou ex vivo et/ou centrées sur un récepteur ou une ectonucléotidase.
L'objectif de ce projet est d'étudier in vivo les fonctions de cette voie dans les cellules souches neurales, dans un contexte physiologique de neurogénèse et pathophysiologique nécessitant une régénération en utilisant comme modèle vertébré la rétine de l'amphibien xénope.
En effet, cette rétine, accessible à des manipulations in vivo, contient différentes populations de cellules souches et progénitrices qui assurent sa croissance tout le long de la vie de l'animal mais également sa régénération. De plus nous avons déjà montré que cette voie est nécessaire à la mise en place de l'œil et démontré que plusieurs récepteurs purinergiques et ectonucléotidases présentent des profils d'expression spécifiques et chevauchants dans la rétine en développement.
Pour ce faire, des expériences de gain et de perte de fonctions (knock-down, knock-out et surexpression) en condition physiologique et de régénération rétinienne (modèle transgénique ou pharmacologique) seront réalisées. Tout phénotype résultant sera analysé par des techniques de biologie cellulaire et moléculaires. Des tests comportementaux pour tester la capacité visuelle, mais également des enregistrements électrophysiologiques seront également effectués. Des approches pharmacologiques permettant de moduler cette voie seront également utilisées.
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ATP and its metabolites, ADP and adenosine, are the main active extracellular molecules in the purinergic signalling pathway. These purines regulate physiological and pathological processes in virtually all organs of the body via the activation of a large family of membrane receptors, the ATP-dependent P2X, P2Y receptors (ATP and ADP receptors) and the adenosine AdorA receptors. After the release of ATP into the extracellular space, the availability of the various extracellular purines is regulated by transmembrane enzymes, called ectonucleotidases, which break down, in the extracellular space, ATP into adenosine, via ADP and AMP. This modulates the activation of purinergic receptors and, more generally, the roles of this signalling pathway. The functional complexity of this signalling pathway is therefore due to the existence of these numerous receptors and enzymes and their expression profile.
These purines are the main neurotransmitters/neuromodulators involved in purinergic signalling, which is widespread in the central and peripheral nervous systems. The involvement of these purines in the development of the central nervous system, in adult neurogenesis and in several neurodevelopmental disorders and neurodegenerative diseases has been demonstrated, and it is now recognized that this pathway regulates stem cell proliferation and differentiation. However, the underlying molecular mechanisms in an in vivo context remain poorly understood, as most studies have been conducted in vitro or ex vivo and/or focused on a single receptor or ectonucleotidase.
The aim of this project is to study the functions of this pathway in neural stem cells in vivo, in a physiological context of neurogenesis and a pathophysiological context requiring regeneration, using the retina of the Xenopus amphibian as a vertebrate model. This retina, which can be manipulated in vivo, contains different populations of stem and progenitor cells that ensure its growth throughout the animal's life, as well as its regeneration. Furthermore, we have already shown that this pathway is necessary for eye development and demonstrated that several purinergic receptors and ectonucleotidases have specific and overlapping expression profiles in the developing retina.
During this project, experiments involving gain and loss of function (knockdown, knockout and overexpression) under physiological conditions and retinal regeneration (transgenic or pharmacological models) will be carried out. Pharmacological approaches to modulate this pathway will also be used. Any resulting phenotype will be analyzed using cellular and molecular biology techniques. Behavioral tests to assess visual capacity and electrophysiological recordings will also be performed.
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Début de la thèse : 01/10/

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Contrat doctoral libre