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2017
Sujet de thèse:
UMR 7221 Evolution des régulations endocriniennes
Impact de la perturbation thyroïdienne sur la plasticité des cellules souches neurales : approche comparée chez les vertébrés.
Directeur de thèse:
Barbara Demeneix
[email protected]
Co-directeur(s) titulaire(s) HDR:
Co-directeur(s) non-titulaire(s) HDR:
NA - Cependant, les deux co-encadrants non-HDR (voir ci-dessous)
s'engagent à faire leur HDR d'ici 2019.
Sylvie Remaud
Jean-Baptiste Fini
Tous deux s'engagent à faire leur HDR d'ici 2019.
Equipe:
Intégration des réponses transcriptionelles induitent par les hormones thyroïdiennes et leurs récepteurs
Publications récentes des directeurs de thèse avec leurs anciens doctorants:
1/ Préau L, Le Blay K, Saint Paul E, Morvan-Dubois G, Demeneix BA. Differential
thyroid hormone sensitivity of fast cycling progenitors in the neurogenic niches
of tadpoles and juvenile frogs. Mol Cell Endocrinol. (2016)
2/ Jean-Baptiste Fini, Bilal B. Mughal, Sébastien Le Mével, Michelle Leemans, Mélodie Lettmann, Petra Špirhanzlová, Pierre Affaticati, Arnim Jenett and
Barbara A. Demeneix. Human amniotic fluid contaminants alter thyroid hormone signalling and early brain development in Xenopus embryos. Sci.
Rep.(2017).
3/ Lindsey Marshall, Céline Vivien, Fabrice Girardot, Louise Péricard, Barbara A. Demeneix, Laurent Coen, Norin Chai. Persistent fibrosis, hypertrophy
and sarcomere disorganisation after endoscopy-guided heart resection in adult Xenopus. Plos One. (Accepté)
Descriptif du sujet de thèse et méthodes envisagées:
Nous étudions le rôle de la fonction thyroïdienne dans le développement du cerveau des vertébrés.
D'une part, nous étudions le rôle de la signalisation médiée par les hormones thyroidiennes (HT) dans la neurogenèse et la physiologie des cellules
souches neurales (CSN) au sein de la Zone Sous-Ventriculaire (SVZ) chez la souris adulte.
D'autre part, nous étudions la perturbation de la signalisation thyroïdienne par les polluants environnementaux chez le xénope.
Nous avons mis en évidence des résultats clefs dans les deux domaines. En ce qui concerne la neurogenèse, nous avons montré que les HT favorisent
l'engagement des CSN vers un destin neuronal (Lopez-Juarez, 2012 ; Remaud et al, en révision). Récemment, nous avons montré in vivo que la
génération des futurs oligodendrocytes, qui forment la gaine de myéline autour des neurones, à partir des CSN implique une fenêtre temporelle sans HT
(Remaud et al, en révision). Ainsi, une réponse différentielle des CSN à la signalisation thyroïdienne détermine le choix du destin cellulaire au sein de la
niche neurogénique chez la souris adulte.
Chez le xénope, nous avons confirmé le rôle crucial des HT dans l'engagement et dans la différenciation neuronale lors du développement précoce et de
l'organogenèse (Fini et al, 2012). De plus, nous avons caractérisé ' au sein de la niche neurogénique du cerveau de xénope (têtard et juvénile), l'identité
des cellules qui répondent aux HT (Préau et al, 2016). Ainsi, nos travaux permettent de mieux appréhender la conservation des mécanismes gouvernés
par les HT au sein de la niche neurogénique des vertébrés.
De plus, nous venons de démontrer que l'exposition précoce des têtards aux mêmes molécules chimiques que celles détectées dans le liquide
amniotique des êtres humains altère le développement normal du cerveau et en particulier affecte le choix du destin neurone/glie (Fini et al, 2017). Nous
utiliserons dans le projet cette mixture constituée de 15 molécules chimiques appartenant à différents groupes de polluants (phénol, phtalates, métaux
lourds, pesticides').
Notre hypothèse de travail est que l'exposition des CSN à ces perturbateurs endocriniens (PE) influe sur le choix du destin neurone/glie et modifie ainsi le
développement normal du cerveau. Ce sujet se place dans un contexte évolutif en étudiant l'impact des PE sur la neurogenèse dans deux groupes de
vertébrés (rongeurs et amphibiens). De plus nous chercherons à étudier l'impact des PE à deux moments clés : durant la mise en place des CSN pendant
l'embryogenèse et à l'âge adulte, lors du maintien des CSN dans les zones neurogéniques.
Dans ce cadre le/la candidat(e) sera amené(e) à réaliser des expériences in vitro et in vivo :
Dans une première partie, il analysera les rôles des PE sur la décision neurone/glie in vitro à partir de culture de cellules de la SVZ de souris adulte. Ce
test de neurosphères permettra d'évaluer in vitro la capacité des CSN à proliférer et à générer les cellules neuronales et gliales. Afin de tester l'influence
des PE, les cultures de cellules seront exposées à des doses croissantes d'une mixture de produits chimiques (Fini et al, 2017) avec ou sans ajout d'HT
dans le milieu de culture afin d'évaluer les interactions entre les PE et les HT. Les cultures seront alors fixées à différents temps de traitements pour
étudier l'impact de ce cocktail de molécules chimiques sur la détermination (décision neurone/glie) et la différentiation cellulaire. Une quantification des
différents types cellulaires (neurones versus glies) sera réalisée par des expériences d'immunofluorescence et de cytométrie (FACS). De plus, une
analyse des régulations transcriptionnelles spécifiques du lignage neuronal versus glial sera effectuée par qPCR (approche gène-candidat).
Dans une seconde partie, le candidat étudiera in vitro, les conséquences fonctionnelles d'une dose croissante de PE, en présence ou pas d'HT, sur la
capacité des oligodendrocytes à myéliniser les axones (test de myélinisation). Ainsi, une co-culture de neurones et d'oligodendrocytes sera préparée à
partir de cerveaux de souris au jour embryonnaire E15 (avant le début de la myélinisation). Le nombre de fibres myélinisées et le nombre
d'oligodendrocytes seront quantifiés par des approches d'immunofluorescence.
Enfin, dans une troisième partie, nous utiliserons le modèle amphibien et la possibilité de suivre l'expression de transgènes fluorescents pendant la
période de quasi transparence du développement embryonnaire. Une lignée marquant spécifiquement les CSN neurales (psox3:YFP) sera utilisée. Les
animaux seront exposés à la même mixture de molécules chimiques que les souris. La détermination des CSN vers le lignage neuronal ou glial sera ainsi
évaluée dans les différentes conditions. D'autres lignées exprimant spécifiquement des marqueurs fluorescents dans les neurones ou dans les
oligodendrocytes seront utilisées pour confirmer ces résultats et suivre les effets à long terme d'une exposition précoce.
Stratégie de publication:
Les résultats obtenus par croisement des données obtenues chez la souris et le xénope permettront:
- d'identifier, au sein des régions neurogéniques, les différentes populations neurales (cellules souches, progeniteurs, neuroblastes ou glioblastes)
sensibles aux perturbateurs endocriniens.
- de déterminer in vivo et in vitro les conséquences cellulaires, moléculaires et métaboliques, d'une exposition des CSN à un mélange de PE en présence
ou non d'HT.
- d'analyser la capacité de myélinisation des oligodendrocytes en présence de ce mélange.
La force de ce projet ' qui devrait aboutir à au moins deux publications de fort impact ' réside dans l'analyse comparée des conséquences sur le devenir
des CSN de l'exposition à un mélange de PE. Ces résultats seront présentés lors de congrès nationaux et internationaux.
Réorientation possible du sujet si échecs:
Nous avons publié que les HT agissent sur les devenir des CSN adultes chez la souris à la fois au niveau cellulaire, moléculaire (Lopez-Juarez, 2012 ;
Remaud et al, en révision). Nous possédons tous les outils techniques (cultures de neurosphères chez la souris,lignées transgéniques chez le xénope).
De plus, chez les xénope, la réponse des CSN aux HT a été également caractérisée (Préau et al, 2016). Enfin, nous venons de montrer que la
perturbation de la signalisation thyroïdienne par les PE influe sur la neurogenèse (Fini et al, 2017). Ainsi, le projet s'annonce suffisamment solide pour que
nous considérions faible le risque de réorientation. Cependant, dans le cas d'un problème majeur, il sera possible de simplifier les expériences afin de
considérer que l'aspect PE sans tester en parallèle l'interaction PE+HT.
Faisabilité sur 3 ans (échéancier):
Les deux premières années seront dédiées à l'étude chez la souris des conséquences sur les CSN (prolifération, détermination) d'une exposition à des
PE en interaction ou pas avec les HT. Des approches cellulaires (immunohistochimie, FACS), moléculaires (qPCR) et métaboliques (technologie
Seahorse, mesure du stress oxydatif par le test à l'Hydroéthidine) sont envisagées.
Lors de la deuxième année, des lignées transgéniques rapportrices de cellules pluripotentes (psox3:YFP) et des lignées permettant d'étudier les cellules
différenciées du système nerveux (NbT-DsRed et MBP-GFP marquant respectivement les neurones et les oligodendrocytes) seront utilisées afin d'étudier
à court et long termes la réponse des CSN aux PE.
La troisième année sera consacrée essentiellement à la valorisation des données et à la rédaction du manuscrit de thèse.
Profil du candidat recherché:
Le candidat doit avoir de solides connaissances en biologie cellulaire, moléculaire et/ou en biologie animale. Une expérience de travail sur des modèles
animaux (études in vivo) et/ou en culture cellulaire (études in vitro) sera appréciée. Enfin, le candidat devra faire preuve de motivation quand à l'utilisation
d'outils bioinformatiques afin de réaliser des études comparatives.