Ecole Doctorale Cerveau, Cognition, Comportement Intitulé du

EcoleDoctorale
Cerveau,Cognition,Comportement
Intitulédulaboratoire
équipe:DéveloppementetEvolutiondescircuitsneuronaux
àl’InstitutdeBiologiedel’Ecolenormalesupérieure
Titredelathèse:
Contributionàunehistoireévolutivedusystèmenerveuxdesbilatériens
Résumédelathèse:
Auniveaudelamoelleépinièreetdutronccérébral,lesystèmenerveuxvertébréestdivisé
encolonnesfonctionnelleslongitudinalesquiformentdescircuitssensori‐moteurs.Ils
transmettent,depuisouverslescentressupérieursducerveau,deuxtypesd'informations.
Lescolonnessomatiquesvéhiculentlessensationstactiles,auditivesetvisuelles,ainsique
lesmouvementsducorps,permettantlesrelationsavecl'extérieur.Lescolonnesviscérales,
sensoriellesetmotrices,régulentlesorganescardiovasculaires,respiratoires,excréteurset
digestifsquimaintiennentl'homéostasie.Cettedualitéseretrouveaussiauniveaudu
systèmenerveuxpériphérique.Lesprofilsd'expressiondefacteursdetranscriptionà
homéodomainepermettentdedistinguerchaquecomposanteetleursontpresque
entièrementspécifiques.LestroisparaloguesdelafamilleBrn3sontexprimésdansles
neuronessensorielssomatiquesprimairesetaumoinscertainesdeleursciblesdansle
cerveaupostérieuretlamoelleépinière.Mnx1estexprimédanstouslesmotoneurones
somatiques.EnfinlecoupledeparaloguesPhox2a/bestexprimédanslamajoritédes
neuronesviscéraux,sensorielsetmoteursdesystèmesnerveuxcentraletpériphérique.J'ai
testél'ancestralitédecettedualitéviscéro‐somatiqueenclonantetcaractérisantpar
hybridationinsitul'expressiondesorthologuesdecesmarqueursdansdeux
embranchementséloignés.
Chezlesdeutérostomienshémichordés,j’aiétudiéleverentéropneustePtychoderaflava.
Monexamendesaneuroanatomiemoléculaireadulte,enutilisantunesondepan‐
neuronale,m’ad’abordrévélél'existenced'unvéritablesystèmenerveuxcentral
contredisantundogmeancienétablidansledébatsurl’originedusystèmenerveuxcentral.
Enrevanche,ladistributiondesneuronesMnx+etPhox2+combinéeànotreignorancedela
neuroanatomiefonctionnelledecetanimal,nem’apaspermisd’avancersurlaquestion
viscéro‐somatique.
Chezlesprotostomiensmollusques,lafonction(somatiqueouviscérale)denombreux
neuronesaétéétablie.Chezdeuxgastéropodes(AplysiacalifornicaetLymnaeastagnalis)et
uncéphalopode(Sepiaofficinalis)dontlesgénomesn'ontpasétéséquencés,l'examende
onzeorthologuesdegènesvertébrésclonésdanscetteétudem’apermisdedéfinirdes
signaturesmoléculairesidentiquesàcellesdescatégoriesfonctionnelleséquivalentesdes
vertébrés.Premièrement,lesneuronesdutoucherprésententunesignaturemoléculairede
typeBrn3+/Drgx+/Islet+/VGluT+uniqueauxneuronessensorielssomatiquesvertébrés.
Ensuite,desneuroneslocomoteurssontMnx+/Lhx3/4+/VAChT+toutcommeleurs

équivalentsvertébrés.Enfin,desmotoneuronesauxfonctionscardiovasculaires,
respiratoiresetexcrétricesexprimentPhox2.Enconséquence,ilestprobablequeladualité
viscéro‐somatiquefaisaitpartiedupland'organisationdudernierancêtredetousles
bilatériens,Urbilateria,ilyaplusd'undemi‐milliardd'années.Cependant,unehomologie
classiqueestimprobabledufaitquelesgroupesdeneuronesexprimantBrn3commeceux
exprimantPhox2formentdesstructuresauxoriginesembryonnairesvariées,dontcertaines
sontmêmedessynapomorphiesdesvertébrésoudesmollusques.Lepartagedesignatures
transcriptionnellesreflèteplusprobablementdonc,danscesdeuxcas,ledéploiement
hétérotopiquerépétédeprogrammesgénétiquesdedéveloppementauxdéjàprésentschez
Urbilateria.