Pour élaborer ces « faits marquants 2016 », les membres du Conseil d’Administration de la Société des Neurosciences ont sélectionné quelques publications parmi les plus remarquables dans leur discipline. Les magnifiques découvertes présentées ici témoignent de la vitalité des Neurosciences françaises, et de la réalité de l’avancement des connaissances dans toutes les branches des Neurosciences, grâce aux chercheurs en France. Bien d’autres articles auraient mérité d’être dans cet échantillon !

Consultez les faits marquants 2016

Le cortex des mammifères est formé de six couches de neurones dont l’assemblage est précisément régulé au cours du développement. Les neurones excitateurs corticaux (également appelés neurones de projection) sont produits dans la zone ventriculaire, subissent ensuite une transition multipolaire-bipolaire, une migration radiale et une différenciation. Nous montrons dans cette étude que la huntingtine (HTT), protéine mutée dans la maladie de Huntington (MH), est nécessaire pour la transition multipolaire-bipolaire des neurones de projection et pour le maintien de leur forme bipolaire lors de leur migration radiale. La HTT est responsable de ces effets in vivo en agissant sur le trafic de la N-Cadhérine qui dépend de la petite protéine GTPase RAB11. Lorsque la HTT contient la mutation responsable de la MH ces mécanismes sont altérés. Enfin, nous montrons que les défauts corticaux résultant de la perte post mitotique de la HTT spécifiquement pendant le développement embryonnaire affectent la morphologie neuronale à l’âge adulte.

Ces travaux sont importants pour plusieurs raisons. Alors que la MH est une maladie neurologique héréditaire se manifestant à l’âge adulte, il y a de plus en plus d’évidences qu’un développement anormal contribuerait aux symptômes observés à l’âge adulte. Nos travaux vont dans ce sens en établissant une nouvelle fonction de la HTT au cours du développement cortical, fonction qui est altérée dans la MH. De façon plus générale, notre étude souligne précisément comment la transition multipolaire-bipolaire des neurones de projections qui a lieu pendant la période embryonnaire influence la position des neurones mais également leur morphologie.

Référence de l’article:  Barnat M, Le Friec J, Benstaali C, Humbert S. Huntingtin-mediated Multipolar-Bipolar Transition of Newborn Cortical Neurons is Critical for their Postnatal Neuronal Morphology, Neuron. 2017 Jan 4;93(1):99-114. doi: 10.1016/j.neuron.2016.11.035.

Abstract en video sur youtube

Contact: Sandrine Humbert, INSERM, U1216, Univ. Grenoble Alpes, Grenoble Institut des Neurosciences, GIN, Grenoble, France.

Courriel

Crédit photo : M. Barnat

Dans le système nerveux central, les gaines de myéline qui protègent les axones et contribuent à la rapidité de la conduction nerveuse sont produites par les oligodendrocytes. Lors de pathologies démyélinisantes, la myéline détruite peut être spontanément régénérée par un processus appelé remyélinisation. En utilisant un modèle murin de démyélinisation focale de la moelle épinière, une étude récente co-dirigée par le Dr. Michael Schumacher et le Dr. Elisabeth Traiffort (INSERM U1196, Université de Paris-Sud, Université Paris-Saclay) vient de rapporter un rôle clé des gonades mâles, de la testostérone et du récepteur des androgènes dans ce processus régénératif. L’absence de l’hormone sexuelle mâle ou de son récepteur empêche le recrutement des astrocytes au sein de la région démyélinisée et de façon concomitante, prévient la différenciation des progéniteurs oligodendrocytaires en oligodendrocytes matures capables de synthétiser la myéline présente dans le système nerveux central. A la place de cette myéline contenant notamment les deux protéines majeures que sont la protéine basique de la myéline (MBP) et la protéine protéolipidique (PLP), les chercheurs observent la production d’une myéline classiquement synthétisée par les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique et qui est majoritairement composée de la protéine zéro (P0) et de la protéine périphérique de la myéline (PMP22). Ce lien étroit entre la testostérone et la production de myéline pourrait trouver son origine dans l’évolution des espèces animales puisque l’on constate que le récepteur des androgènes est apparu tardivement et en même temps que la myéline chez les vertébrés dotés d’une mâchoire. Ces travaux, publiés récemment dans le journal PNAS, peuvent contribuer à expliquer l’évolution différente des maladies démyélinisantes telles que la sclérose en plaques chez les femmes et chez les hommes et pourraient avoir des implications importantes dans le contexte des désordres psychiatriques ou des pathologies cognitives liées au vieillissement.

Bielecki B, Mattern C, Ghoumari AM, Javaid S, Smietanka K, Abi Ghanem C, Mhaouty-Kodja S, Ghandour MS, Baulieu EE, Franklin RJ, Schumacher M*, Traiffort E*.

(*Co-last authors).

Unexpected central role of the androgen receptor in the spontaneous regeneration of myelin.

Proc Natl Acad Sci U S A click to read. 2016 Dec 20. doi: 10.1073/pnas.1614826113.

de Olivier Thoumine

Afin de cartographier la dynamique et l’organisation à l’échelle nanométrique des complexes d’adhérence synaptique, nous avons développé une stratégie polyvalente basée sur des monomères de streptavidine (~3 nm) conjugués à des fluorophores organiques robustes. Ces nanosondes ciblent des protéines membranaires sélectivement biotinylées sur une petite étiquette positionnée au niveau de leur domaine extracellulaire. L’approche est très spécifique, et  permet un  marquage efficace dans des environnements cellulaires confinés avec un encombrement stérique réduit et aucun biais de réticulation par rapport à des sondes multivalentes. Cette stratégie est compatible avec la plupart des techniques de super-résolution (STORM, STED et PAINT), et en mode multi-spectral.

L’article a bénéficié d’un research highlight dans Nature Methods et s’accompagne d’un protocole à paraître prochainement dans Nature Protocols (Chamma et al., sous presse). Nous espérons que cette technique pourra être adoptée par un grand nombre de neuroscientifiques, pour la détection et caractérisation de structures sub-cellulaires neuronales.

CHAMMA I, LETELLIER M, Butler, Tessier B, Lim KH, Gauthereau I, Choquet D, Sibarita JB, Park S, Sainlos M*, THOUMINE O* (*Co-last authors).

Mapping the dynamics and nanoscale organization of synaptic adhesion proteins using monomeric streptavidin.

Nat Comm 2016, Mar 16;7:10773. doi: 10.1038/ncomms10773.

Quatre neurobiologistes français lauréats des  ERC Consolidator Grants :

Karim BENCHENANE, Equipe Memory, Oscillations & Brain States, Brain Plasticity Unit, UMR 8249 CNRS, ESPCI-ParisTech, Paris, pour son projet MNEMOSYNE
« Brain computer interface to study and manipulate memories of aversive experience during sleep »,

Paolo GIACOBINI, Equipe Development & Plasticity of the Neuroendocrine Brain, U1172 INSERM, Lille pour son projet REPRODAM
« Extra-gonadal roles of Anti-Müllerian Hormone in the aetiology of polycystic ovary syndrome: the domino effect to reproductive neuroendocrine dysfunctions »

Fekrije SELIMI, Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie (CIRB), Collège de France, CNRS UMR 7241 – INSERM U1050 pour son projet SynID
« Activity-dependent modulation of synapse identity »

German SUMBRE, Equipe Développement et Plasticité du Cerveau, IBENS-Ecole Normale Supérieure, CNRS UMR 8197 – INSERM U1024, Paris pour son projet Spontaneous ZeBrain
« Whole-brain dynamics underlying self-generated behaviour »

Des corpuscules du noyau de la cellule font rythmer l’expression des gènes sur 24 heures

Pour s’adapter à l’alternance quotidienne de jour et de nuit, tous les organismes ont développé une rythmicité de leurs fonctions sur 24 heures. Au niveau cellulaire, de nombreux gènes suivent une telle rythmicité dont les mécanismes restent méconnus. L’équipe d’Anne-Marie François-Bellan au Centre de recherche en neurobiologie- neurophysiologie de Marseille révèle l’implication dans cette expression rythmique de corpuscules nucléaires dont le nombre varie au cours de 24 heures et le ciblage thérapeutique pourrait permettre de contrôler les pathologies associées à des dysfonctionnements rythmiques. Cette étude est publiée dans la revue eLife.

L’adaptation aux contraintes d’un environnement en évolution permanente impose aux êtres vivants des fluctuations rythmiques de leurs paramètres biologiques. Ces fluctuations concernent une multitude de processus, depuis le métabolisme cellulaire jusqu’aux activités comportementales et physiologiques y compris la température corporelle, la pression sanguine et les taux d’hormones. Les recherches en chronobiologie ont permis de montrer à quel point cette rythmicité, et en particulier sa composante dite « circadienne » pour exprimer le fait qu’elle se manifeste sur une base proche de 24h, est une composante essentielle de cette adaptation des êtres vivants. C’est vraisemblablement parce qu’ils jouent un rôle primordial en tant que mécanismes adaptatifs indispensables à la survie que le dérèglement des rythmes circadiens est associé à de nombreuses pathologies dont les plus étudiées sont les pathologies hormonales et métaboliques, cardiovasculaires, neuropsychiatriques et les cancers slimming tablets.
La rythmicité de bon nombre de fonctions biologiques repose en partie sur la rythmicité d’expression d’ARNm au sein de la cellule. On sait aujourd’hui, contrairement aux idées  initiales, que la rythmicité de la majorité des ARNm ne repose pas sur une transcription rythmique. Il est en effet récemment apparu que si jusqu’à 20% des gènes exprimés dans un organe présentent un profil rythmique, seulement 20% des ARNm rythmiques sont contrôlés au niveau transcriptionnel. Un des enjeux actuels en chronobiologie est la recherche de ces mécanismes largement méconnus qui s’exercent après la transcription et sont impliqués dans la régulation des rythmes circadiens.
L’équipe d’Anne-Marie François-Bellan a caractérisé un de ces mécanismes post-transcriptionnels qui permet l’expression rythmique d’ARNm dans des cellules de l’hypophyse. Ce mécanisme implique un long ARN non-codant, Neat1 (Nuclear-Enriched Abundant Transcript 1) dont l’expression rythmique a pu être mise en évidence non seulement dans les cellules hypophysaires mais également dans de nombreux autres oscillateurs circadiens ainsi que dans l’horloge hypothalamique circadienne. Ce long ARN non-codant sert de matrice d’assemblage pour  des protéines de liaison aux ARN, l’ensemble formant des corpuscules nucléaires appelés paraspeckles. Les chercheurs ont montré que tous les composants des paraspeckles ainsi que le nombre des paraspeckles, présentent une rythmicité circadienne d’expression et d’association à l’intérieur des cellules hypophysaires.
Bien que leur fonction soit largement méconnue, on sait que ces paraspeckles peuvent entrainer une rétention nucléaire d’ARNm lorsque ceux-ci présentent dans leur région 3’UTR des séquences répétées et inversées de type Alu (IRAlu), ce qui empêche leur export cytoplasmique et permet le contrôle de leur niveau d’expression. Les chercheurs ont alors émis l’hypothèse selon laquelle la rythmicité du nombre de ces corps nucléaires pourrait permettre la rythmicité circadienne des ARNm qu’ils retiennent dans le noyau. De fait, ils ont montré que l’insertion d’une séquence IRAlu dans la région 3’UTR du gène rapporteur egfp, induit une rétention nucléaire rythmique de l’ARNm egfp. Cette rétention est abolie après destruction des paraspeckles par des siRNA ou des oligonucléotides antisens de Neat1. Par vidéo microscopie en temps réel, ils ont montré que cette séquence IRAlu en 3’UTR de l’egfp entraîne une expression cytoplasmique rythmique de la protéine EGFP. Grâce à une technique de précipitation spécifique de l’ARN Neat1, ils ont isolé et, après séquençage haut débit, identifié l’ensemble des ARNm associés à Neat1. A partir d’exemples d’ARNm sélectionnés dans cette liste, ils ont montré que les ARNm associés à Neat1 présentent une rétention nucléaire rythmique abolie après destruction des paraspeckles.
Ces résultats montrent que les paraspeckles, grâce à leur expression circadienne, peuvent contrôler la rythmicité circadienne d’expression des ARNm qui leur sont associés et permettent de proposer un nouveau mécanisme post-transcriptionnel original impliqué dans le fonctionnement du système circadien.
Le ciblage thérapeutique des paraspeckles pourrait être à la base de nouvelles stratégies permettant de contrôler les rythmes circadiens, avec l’objectif d’améliorer les situations, en pathologique humaine, qui sont associées à un dysfonctionnement de la rythmicité des fonctions, en particulier des fonctions hormonales. Outre le décryptage d’un mécanisme post-transcriptionnel impliqué dans la régulation circadienne de l’expression de gènes, une problématique ancrée dans le domaine de la chronobiologie, cette étude, dans le domaine de l’endocrinologie fondamentale et/ou clinique, permet d’attribuer un rôle, dans la physiologie et la pathologie de l’hypophyse, à ce long ARN non-codant, Neat1, dont les fonctions demeurent énigmatiques.

Ce travail a bénéficié d’un prix de recherche Pfizer-Société Française d’Endocrinologie

Figure : Structure des paraspeckles et implication fonctionnelle dans l’expression rythmique d’ARNm. A : Visualisation des paraspeckles identifiés par leur constituant principal, le long ARN non-codant, Neat1, à l’intérieur du noyau des cellules coloré en bleu par le colorant de Hoechst. B : Organisation schématique des différents constituants des paraspeckles. C : La rythmicité du nombre de paraspeckles à l’intérieur du noyau permet le contrôle de l’expression des ARNm associés.

© Anne-Marie François-Bellan

En savoir plus

Circadian RNA expression elicited by 3′-UTR IRAlu-paraspeckle associated elements.
Torres M, Becquet D, Blanchard MP, Guillen S, Boyer B, Moreno M, Franc JL, François-Bellan AM.
Elife. 2016 Jul 21;5. pii: e14837. doi: 10.7554/eLife.14837.

Contact chercheur

Anne-Marie François-Bellan
Centre de recherche en neurobiologie – neurophysiologie de Marseille (CRN2M)
CNRS UMR 7286. Université Aix-Marseille
Faculté de Médecine Secteur Nord
51 Boulevard Pierre Dramard
13344 Marseille cedex 15

Tel: 04 91 69 89 07

De nombreuses études ont montré que la prise de cannabis peut entraîner des pertes de mémoire à court et à long terme. Ces effets sur la mémoire seraient liés à la présence de récepteurs spécifiques sur plusieurs types cellulaires cérébraux (neurones mais aussi cellules gliales). Des chercheurs de l’Inserm sous la direction de Giovanni Marsicano (NeuroCentre Magendie, U1215) montrent que ces effets sur la mémoire sont liés à la présence de ces mêmes récepteurs sur les mitochondries, la centrale énergétique des cellules. C’est la première fois que l’implication directe des mitochondries dans les fonctions supérieures du cerveau, comme l’apprentissage et la mémoire, est montrée.

Ces travaux sont publiés dans la revue Nature.

Les mitochondries sont les centrales énergétiques des cellules animales. Elles sont présentes à l’intérieur des cellules pour produire l’énergie (sous forme d’ATP) nécessaire à tous les processus biochimiques. Pour ce faire, elles utilisent l’oxygène pour transformer les nutriments en ATP. Ces fonctions sont évidemment nécessaires à la survie de l’ensemble des cellules du corps, mais dans le cerveau l’impact des mitochondries va au de-là de la simple survie cellulaire. Si le cerveau ne représente que 2% du poids du corps, il consomme en effet, jusqu’à 25% de son énergie. Par conséquent, l’équilibre énergétique du cerveau est quelque chose de très important pour ses fonctions et, donc très régulé. On sait parfaitement que des altérations chroniques des fonctions mitochondriales (par ex. dans les maladies mitochondriales) produisent d’importants symptômes neurologiques et neuropsychiatriques.

Cependant, l’implication fonctionnelle directe des mitochondries dans les fonctions supérieures du cerveau, comme l’apprentissage et la mémoire, était jusqu’à présent inconnue. En d’autres termes, nous servons-nous des mitochondries de notre cerveau quand nous apprenons ou quand nous nous souvenons de quelque chose ?

Cette étude, qui s’appuie sur la découverte du fait que le récepteur cannabinoïde CB1 est aussi présent sur les mitochondries du cerveau (appelées mtCB1) révèle que c’est bien le cas. À l’aide d’outils innovants, les chercheurs de l’Inserm ont montré que le composant actif du cannabis, le THC (delta9-tétrahydrocannabinol), provoque de l’amnésie chez les souris en activant les mtCB1 dans l’hippocampe.

« La diminution de mémoire induite par le cannabis chez la souris exige l’activation de ces récepteurs mtCB1 hippocampiques » explique Giovanni Marsicano. A l’inverse, « leur suppression génétique empêche cet effet induit par la molécule active du cannabis. Nous pensons donc que les mitochondries développent notre mémoire en apportant de l’énergie aux cellules du cerveau ».

Cette étude est importante non seulement parce qu’elle présente un nouveau mécanisme qui sous-tend les effets du cannabis sur la mémoire, mais aussi parce qu’elle révèle que l’activité mitochondriale fait partie intégrante des fonctions du cerveau.

Communiqué – Salle de Presse Inserm
Les mitochondries sont essentielles à la mémoire

Source :

A cannabinoid link between mitochondria and memory.

Hebert-Chatelain E, Desprez T, Serrat R, Bellocchio L, Soria-Gomez E, Busquets-Garcia A, Pagano Zottola AC, Delamarre A, Cannich A, Vincent P, Varilh M, Robin LM, Terral G, García-Fernández MD, Colavita M, Mazier W, Drago F, Puente N, Reguero L, Elezgarai I, Dupuy JW, Cota D, Lopez-Rodriguez ML, Barreda-Gómez G, Massa F, Grandes P, Bénard G, Marsicano G.

Nature. 2016 Nov 9;539(7630):555-559

Contact chercheur :

Giovanni Marsicano

Unité Inserm 1215 « Neurocentre Magendie » (Inserm/Université de Bordeaux)

Group « Endocannabinoids and Neuroadaptation »

Tel. 05 57 57 37 56

Courriel

Contact presse : presse@inserm.fr

Illustration : © Charlie Padgett

La maladie d’Alzheimer (MA) est la plus fréquente des démences. Elle touche environ 900.000 personnes en France et plus de 25 millions dans le monde. La maladie d’Alzheimer est caractérisée par deux types de lésions : les dépôts amyloïdes formés de peptides Aβ et les dégénérescences neurofibrillaires dues à l’accumulation, dans les neurones, de protéines Tau hyperphosphorylées et agrégées. Cette pathologie Tau est intimement liée au développement des troubles cognitifs dans la MA mais les mécanismes sous-jacents demeurent encore assez peu connus. La pathologie Tau est également retrouvée dans d’autres maladies neurodégénératives familiales et sporadiques appelées Tauopathies.

Un projet coordonné par David Blum et Luc Buée du Centre de Recherche Jean-Pierre Aubert (UMR-S1172, Université de Lille, Inserm, CHU-Lille), en collaboration avec Stéphane Hunot et Cécile Delarasse de l’ICM ainsi que Guillaume Dorothée du Centre de Recherche St Antoine, démontre un rôle des lymphocytes T dans le développement des troubles cognitifs dans un modèle murin développant des lésions neurofibrillaires. Cette étude est publiée dans la revue Brain.

Dans un premier temps, cette étude démontre que la pathologie Tau promeut la production de molécules inflammatoires, les chimiokines, par les cellules microgliales, précédant l’infiltration de lymphocytes T dans les régions cérébrales affectées par cette pathologie Tau. Une infiltration similaire est retrouvée chez des patients présentant une tauopathie génétique.

Dans un second temps, ce travail démontre que l’élimination des lymphocytes T conduit à une disparition de leur infiltration cérébrale et une diminution des chimiokines. De plus, ce traitement améliore les fonctions cognitives chez les souris développant des lésions neurofibrillaires, suggérant un rôle instrumental de l’infiltration lymphocytaire et/ou des chimiokines dans les troubles cognitifs liés à la pathologie Tau.

Ces travaux sont les premiers liant pathologie Tau et lymphocytes T et démontrent un nouveau mécanisme physiopathologique de la maladie d’Alzheimer et des Tauopathies en général. Ces résultats ouvrent la voie vers de nouvelles approches thérapeutiques actuellement à l’étude.

Référence de l’article :

Cyril Laurent, Guillaume Dorothée, Stéphane Hunot, Elodie Martin, Yann Monnet, Marie Duchamp, Yuan Dong, François-Pierre Légeron, Antoine Leboucher, Sylvie Burnouf, Emilie Faivre, Kévin Carvalho, Raphaëlle Caillierez, Nadège Zommer, Dominique Demeyer, Nathalie Jouy, Veronique Sazdovitch, Susanna Schraen-Maschke, Cécile Delarasse, Luc Buée, David Blum. Hippocampal T cell infiltration promotes neuroinflammation and cognitive decline in a mouse model of tauopathy Brain (2016) aww270 DOI: http://dx.doi.org/10.1093/brain/aww270

Lien vers l’article:  http://brain.oxfordjournals.org/content/early/2016/11/05/brain.aww270.long

Contact:

David Blum, david.blum@inserm.fr, Univ. Lille, Inserm, CHU-Lille, UMR-S 1172, Alzheimer and Tauopathies, Place de Verdun, 59045, Lille Cedex, France

Crédit image: David Blum

La délétion du gène TSHZ3 responsable d’un syndrome autistique

Un consortium international, réunissant chercheurs et cliniciens autour des équipes de Laurent Fasano et de Lydia Kerkerian-Le Goff à l’Institut de Biologie du Développement de Marseille, identifie TSHZ3 comme un nouveau gène lié aux troubles du spectre autistique (TSA) et essentiel pour le développement des neurones de projection du cortex cérébral. Cette étude est publiée dans la revue Nature Genetics.

Les travaux princeps de l’équipe de Laurent Fasano sur TSHZ3 avaient décrit ce facteur de transcription à doigts de zinc comme indispensable pour la myogenèse de l’uretère ainsi que pour la structuration des circuits neuronaux contrôlant la respiration. La présente étude montre, chez l’homme et sur des modèles murins, l’existence d’un lien direct entre déficience de TSHZ3 et un syndrome incluant notamment traits autistiques et anomalies congénitales de l’appareil urinaire. La délétion de Tshz3 chez la souris affecte l’expression corticale d’un ensemble de gènes dont une proportion majeure des orthologues humains est associée aux TSA, incluant des marqueurs de l’identité moléculaire des neurones des couches profondes du cortex cérébral. Les souris hétérozygotes Tshz3 présentent des altérations de la transmission et de la plasticité au niveau de synapses établies par les neurones de projection des couches profondes du cortex cérébral. Ces travaux décrivent un syndrome autistique associé à la déficience de TSHZ3/Tshz3, lié à des anomalies du développement et du fonctionnement post-natal des neurones de projection du cortex cérébral. L’expression dès les stades embryonnaires de défauts du tractus rénal dus à cette déficience pourrait favoriser la détection et la prise en charge précoce de patients atteints d’un sous-type de TSA.

En savoir plus :

TSHZ3 deletion causes an autism syndrome and defects in cortical projection neurons

Caubit X, Gubellini P, Andrieux J, Roubertoux PL, Metwaly M, Jacq B, Fatmi A, Had-Aissouni L, Kwan KY, Salin P, Carlier M, Liedén A, Rudd E, Shinawi M, Vincent-Delorme C, Cuisset JM, Lemaitre MP, Abderrehamane F, Duban B, Lemaitre JF, Woolf AS, Bockenhauer D, Severac D, Dubois E, Zhu Y, Sestan N, Garratt AN, Kerkerian-Le Goff L, Fasano L. Nat Genet. 2016 Sep 26. doi: 10.1038/ng.3681.

Consulter le site web.

Contacts:

Laurent Fasano

Lydia Kerkerian-Le Goff