EphrinB ligands and their Eph receptor tyrosine kinases are known to regulate excitatory synaptic functions in the hippocampus. In the CA3-CA1 synapse, ephrinB ligands are localized to the post-synaptic membrane, while their cognate Eph receptors can be expressed in both pre-and post-synaptic membranes. Previous studies show that interaction of ephrinB molecules with Eph receptors leads to changes in long-term potentiation (LTP), suggesting that reverse signaling through postsynaptic ephrinBs may be required for learning and memory. Our collaborative studies demonstrate that the cytoplasmic domain of ephrinB3, and hence reverse signaling, is not required for ephrinB-dependent learning and memory tasks or for LTP of these synapses. We demonstrate that ephrinB3 null mutants show changes in several synaptic proteins including reduced levels of NMDA receptor subunits. These abnormalities are not observed in ephrinB3lacZ reverse signaling mutants, supporting an Eph receptor forward signaling role for ephrinB3 in these processes. NMDA receptors are important in regulating synaptic functions and plasticity in the adult hippocampus, and Eph receptors have been shown to cluster NMDA receptors to the cell membrane. These studies show that ephrinB3 interacts with EphA4 to regulate plasma membrane levels of NR1 in Cos-1 cells and primary hippocampal neurons. In the absence of ephrinB3, NR1 levels are decreased in synaptosomal membranes, increased in microsomal tissues, but not changed in total extracts. This suggests that ephrinB3 regulates NR1 levels through protein trafficking and not gene transcription. Analysis of protein trafficking confirmed that ephrinB3 specifically interacts with EphA4 receptor to regulate NR1 exocytosis but not endocytosis in both transfected Cos-1 cells and primary hippocampal neurons. We postulate that ephrin-Eph receptor interactions are important mediators of synaptic formation and function, in part, through their regulation of NMDA receptors in the hippocampal synapse. In addition, we find that both ephrinB3KO and ephrinB3lacZ mice show an increased number of excitatory synapses, demonstrating a cytoplasmic-dependent reverse signaling role of ephrinB3 in regulating synapse number. Together, these data suggest that ephrinB3 may act like a receptor to transduce reverse signals to regulate the number of synapses formed in the hippocampus, and that it likely acts to stimulate forward signaling through Eph receptors to modulate NMDA receptor trafficking, LTP and learning.

Ephrins and Eph receptors have been implicated in a number of developmental processes including axon growth and guidance. One important guidepost is the central nervous system midline, where ephrins and Eph receptors have been implicated. At the embryonic midline, axons either cross into the contralateral central nervous system (CNS) targeting appropriate partners on the opposite side or remain ipsilateral extending either rostrally or caudally. In these studies, we examine a major forebrain commissure called the corpus callosum (CC). Agenesis of the CC is a rare birth defect that occurs in isolated conditions and in combination with other developmental cerebral abnormalities. Recent identification of families of growth and guidance molecules has generated interest in the mechanisms that regulate callosal growth. One family, ephrins and Eph receptors, has been implicated in mediating midline pathfinding decisions; however, the complexity of these interactions has yet to be unraveled. This dissertation sheds light on which B-class ephrins and Eph receptors function to regulate CC midline growth, and how these molecules interact with important guideposts during development. We also show that multiple Eph receptors (B1, B2, B3, and A4) and B-class ephrins (B1, B2, and B3) are present and function in developing forebrain callosal fibers based on both spatial and temporal expression patterns and analysis of gene-targeted knockout mice. Defects are most pronounced in the combination double knockout mice, suggesting that compensatory mechanisms exist for several of these family members. Furthermore, these CC defects range from mild hypoplasia to complete agenesis and Probst's bundle formation. Further analysis of the ephrinB3 gene revealed that Probst's bundle formation may reflect aberrant glial formations which alter the normal architecture of midline glia resulting in one potential mechanism of this abnormal phenotype. Another potential mechanism we discovered is a role for EphB1 receptor in the altered sensitivity of CC axons to midline guidance cues. Removal of this receptor resulted in cortical axons responding to GW guidepost cells with increased sensitivity. Our results support a significant role for ephrins and Eph receptors in CC development and may provide insight to possible mechanisms involved in axon midline crossing as well how failed molecular and genetic mechanisms may contribute to human CC disorders. Lastly, we show that one fiber tract that remains ipsilateral in the forebrain may use distinct midline guideposts to regulate proper growth and guidance. These findings implicate additional ephrins and Eph receptors in CC midline guidance than previously known and reveal novel mechanisms in mice, which may be pertinent to human disease states that result in agenesis of the CC.

Les ephrines et leurs récepteurs Eph constituent une famille multigénique de facteurs de guidage cellulaire et axonal. Ces facteurs jouent un rôle-clé dans l’établissement de cartes neurales topographiques, notamment au niveau des connexions thalamocorticales, réseau neuronal majeur du cerveau des mammifères. Notre projet visait initialement à étudier l’implication des ephrines corticales dans la génèse des connexions thalamocorticales par une approche de gain de fonction. Pour ce faire, nous avons généré des souris transgéniques présentant une expression ectopique spécifique de l’ephrine-A5 dans le cortex en développement, en utilisant une technique de transgénèse d’addition par chromosome artificiel de bactéries (BAC). De façon surprenante, l’analyse de ces souris nous a révélé que les ephrines, à côté de leurs rôles classiques de facteurs de guidage, influençaient la taille du cortex cérébral en régulant l’apoptose des progéniteurs neuronaux. En effet, nous avons pu montrer que l’expression ectopique du ligand ephrine-A5 par les progéniteurs corticaux exprimant son récepteur EphA7 résultait en une déplétion précoce en progéniteurs corticaux par apoptose, et une diminution subséquente de la taille du cortex. Cette vague apoptotique est observée en l’absence de toute altération détectable de la prolifération, la différenciation et la migration neurale dans le cortex. Nous avons étayé notre étude in vivo par des expériences in vitro, qui ont montré que l’ephrine-A5 recombinante était capable d’induire rapidement la mort des progéniteurs neuronaux dissociés. Nous avons également montré que cette mort cellulaire impliquait l’activation de la caspase-3, confirmant ainsi l’effet direct des ephrines et de leurs récepteurs sur une ou plusieurs cascades apoptotiques. Par contre, la stimulation des neurones post-mitotiques corticaux par l’ephrine-A5 est accompagnée d’une activation de la caspase-3 sans mort cellulaire apparente. La signalisation ephrine/Eph induirait donc l’activation de la caspase-3 dans différents types cellulaires, sans que celle-ci ne soit systématiquement le reflet d’une mort cellulaire programmée. Parallèlement, afin d’évaluer l’importance physiologique de cette voie pro-apoptotique dépendante des ephrines, nous avons étudié des souris présentant une perte de fonction du récepteur EphA7. L’analyse de ces mutants nous a permis de mettre en évidence une diminution de l’apoptose des progéniteurs corticaux, une augmentation de la taille du cortex, ainsi qu’une hypercroissance exencéphalique de tout le cerveau antérieur dans les cas les plus extrêmes. Ces observations indiquent donc que les ephrines sont nécessaires au contrôle de la mort cellulaire programmée des progéniteurs du cortex cérébral. Nous avons également observé le même phénotype exencéphalique dans des mutants déficients en ephrines-A2, -A3 et -A5, dont l’analyse préliminaire suggère également des défauts de processus apoptotiques. Nos diverses expériences, combinant une approche par gain et perte de fonction, à la fois in vivo et in vitro, ont ainsi permis de proposer un nouveau rôle des ephrines en marge de leur implication dans la guidance axonale, à savoir un rôle dans le contrôle de la taille cérébrale par induction de l’apoptose des progéniteurs corticaux. La mise en évidence de cette nouvelle voie de signalisation pro-apoptotique pourrait avoir des implications importantes dans d’autres aspects de la biologie du développement et des cellules souches, ainsi que dans l’oncogénèse.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2003. / Härtill 4 uppsatser.

Chez les animaux à vision binoculaire, la vision tridimensionnelle permet la perception de la profondeur grâce à l'intégration de l'information visuelle en provenance des deux yeux. La première étape de cette intégration est rendue possible anatomiquement par la ségrégation des axones controlatéraux et ipsilatéraux des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) au niveau du chiasma optique. Les axones controlatéraux croisent la ligne médiane au chiasma en route du nerf optique vers le cerveau. À l’inverse, les axones ipsilatéraux s'écartent du chiasma et continuent dans le tractus optique ipsilatéral, en évitant la ligne médiane vers leurs cibles cérébrales. Les mécanismes moléculaires à la base de ce phénomène ne sont pas complètement compris. Les études présentées dans cette thèse montrent que Boc, le récepteur de Sonic Hedgehog (Shh) dans le guidage axonal, est enrichi dans les CGRs ipsilatérales de la rétine en développement. La présence de Shh sur la ligne médiane, et le mode d'expression complémentaire du récepteur nous ont conduit à émettre l'hypothèse que Shh pourrait repousser les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma en activant le récepteur Boc. Conformément à cette hypothèse, nous avons constaté que seulement les CGR exprimant Boc se rétractent in vitro en réponse à Shh et que cette réponse est perdue dans les CGR mutantes pour Boc. In vivo, nous démontrons que Boc est requis pour la ségrégation normale des axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique et, inversement, que l'expression ectopique de Boc dans les CGR contralatérales empêche leurs axones de traverser le chiasma optique. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que Shh repousse les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique par son récepteur Boc. Cette première partie de notre travail identifie un nouveau couple ligand-récepteur requis pour la ségrégation des axones au niveau du chiasma optique. Une interaction moléculaire impliquée dans cette ségrégation implique l’éphrine-B2 et ses récepteurs EphB (EphB1). Dans la deuxième partie de notre travail, nous montrons, in vivo, en utilisant des souris doubles et quadruples mutantes pour les récepteurs Boc, EphB1 ou les trois récepteurs EphB, que l’abrogation des deux voies de signalisation Shh et éphrine-B2 conduit à l'absence de projections ipsilatérales. Ceci indique que les deux signalisations agissent de façon indépendante dans des voies parallèles. De manière intéressante, ces souris mutantes ont été utilisées comme modèle génétique pour démontrer des défauts dans la perception de la profondeur de champs chez des animaux dépourvus de projections visuelles ipsilatérales. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse démontrent pour la première fois que la formation des projections rétiniennes ipsilatérales est essentielle à l’établissement de la vision binoculaire et dépend des voies induites par les récepteurs d’éphrine-B2 et Shh. / In animals with binocular vision, three dimensional vision allows perception of depth through the integration of visual information from both eyes. The first step of this integration is possible anatomically with the segregation of contralateral and ipsilateral axons at the optic chiasm. Contralateral axons cross the chiasm midline as they progress from the optic nerve to the optic tract. In contrast, ipsilateral axons deviate from the chiasm and continue in the ipsilateral optic tract. The molecular mechanism underlying this phenomenon is not completely understood. The studies presented in this thesis show that the Sonic Hedgehog (Shh) receptor Boc is enriched in ipsilateral RGCs of the developing retina. Together with the presence of Shh at the midline, this complementary expression pattern led us to hypothesize that Shh might repel ipsilateral RGC axons at the chiasm. Consistent with this hypothesis, we found that only Boc positive RGC axons retract in vitro in response to Shh and that this response is lost in Boc mutant RGCs. In vivo, we show that Boc is required for the normal segregation of ipsilateral axons at the optic chiasm and, conversely, that Boc expression in contralateral RGCs prevents their axons from crossing the optic chiasm. Taken together, these results suggest that Shh repels ipsilateral RGC axons at the optic chiasm via its receptor Boc. This first part of this thesis identifies a novel receptor required for the segregation of axons at the optic chiasm. The other couple ligand-receptor involved in this segregation is the Ephrin-B2/EphB signalling. In the second part of this thesis, I show that in vivo, the abrogation of both signalling pathways using quadruple knockout mice of the receptor Boc and three EphB receptors led to the absence of ipsilateral projections, indicating that Shh and ephrinB2 signalling act independently in two parallel pathways. More importantly, these animals, used as a new genetic model to perform visual tests, had a diminished ability to perceive depth. Thus, this thesis demonstrates for the first time that the establishment of ipsilateral retinal projections, essential for accurate binocular vision and perception of depth, is made possible by the combination of EphB and Shh signalling.

Chez les animaux à vision binoculaire, la vision tridimensionnelle permet la perception de la profondeur grâce à l'intégration de l'information visuelle en provenance des deux yeux. La première étape de cette intégration est rendue possible anatomiquement par la ségrégation des axones controlatéraux et ipsilatéraux des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) au niveau du chiasma optique. Les axones controlatéraux croisent la ligne médiane au chiasma en route du nerf optique vers le cerveau. À l’inverse, les axones ipsilatéraux s'écartent du chiasma et continuent dans le tractus optique ipsilatéral, en évitant la ligne médiane vers leurs cibles cérébrales. Les mécanismes moléculaires à la base de ce phénomène ne sont pas complètement compris. Les études présentées dans cette thèse montrent que Boc, le récepteur de Sonic Hedgehog (Shh) dans le guidage axonal, est enrichi dans les CGRs ipsilatérales de la rétine en développement. La présence de Shh sur la ligne médiane, et le mode d'expression complémentaire du récepteur nous ont conduit à émettre l'hypothèse que Shh pourrait repousser les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma en activant le récepteur Boc. Conformément à cette hypothèse, nous avons constaté que seulement les CGR exprimant Boc se rétractent in vitro en réponse à Shh et que cette réponse est perdue dans les CGR mutantes pour Boc. In vivo, nous démontrons que Boc est requis pour la ségrégation normale des axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique et, inversement, que l'expression ectopique de Boc dans les CGR contralatérales empêche leurs axones de traverser le chiasma optique. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que Shh repousse les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique par son récepteur Boc. Cette première partie de notre travail identifie un nouveau couple ligand-récepteur requis pour la ségrégation des axones au niveau du chiasma optique. Une interaction moléculaire impliquée dans cette ségrégation implique l’éphrine-B2 et ses récepteurs EphB (EphB1). Dans la deuxième partie de notre travail, nous montrons, in vivo, en utilisant des souris doubles et quadruples mutantes pour les récepteurs Boc, EphB1 ou les trois récepteurs EphB, que l’abrogation des deux voies de signalisation Shh et éphrine-B2 conduit à l'absence de projections ipsilatérales. Ceci indique que les deux signalisations agissent de façon indépendante dans des voies parallèles. De manière intéressante, ces souris mutantes ont été utilisées comme modèle génétique pour démontrer des défauts dans la perception de la profondeur de champs chez des animaux dépourvus de projections visuelles ipsilatérales. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse démontrent pour la première fois que la formation des projections rétiniennes ipsilatérales est essentielle à l’établissement de la vision binoculaire et dépend des voies induites par les récepteurs d’éphrine-B2 et Shh. / In animals with binocular vision, three dimensional vision allows perception of depth through the integration of visual information from both eyes. The first step of this integration is possible anatomically with the segregation of contralateral and ipsilateral axons at the optic chiasm. Contralateral axons cross the chiasm midline as they progress from the optic nerve to the optic tract. In contrast, ipsilateral axons deviate from the chiasm and continue in the ipsilateral optic tract. The molecular mechanism underlying this phenomenon is not completely understood. The studies presented in this thesis show that the Sonic Hedgehog (Shh) receptor Boc is enriched in ipsilateral RGCs of the developing retina. Together with the presence of Shh at the midline, this complementary expression pattern led us to hypothesize that Shh might repel ipsilateral RGC axons at the chiasm. Consistent with this hypothesis, we found that only Boc positive RGC axons retract in vitro in response to Shh and that this response is lost in Boc mutant RGCs. In vivo, we show that Boc is required for the normal segregation of ipsilateral axons at the optic chiasm and, conversely, that Boc expression in contralateral RGCs prevents their axons from crossing the optic chiasm. Taken together, these results suggest that Shh repels ipsilateral RGC axons at the optic chiasm via its receptor Boc. This first part of this thesis identifies a novel receptor required for the segregation of axons at the optic chiasm. The other couple ligand-receptor involved in this segregation is the Ephrin-B2/EphB signalling. In the second part of this thesis, I show that in vivo, the abrogation of both signalling pathways using quadruple knockout mice of the receptor Boc and three EphB receptors led to the absence of ipsilateral projections, indicating that Shh and ephrinB2 signalling act independently in two parallel pathways. More importantly, these animals, used as a new genetic model to perform visual tests, had a diminished ability to perceive depth. Thus, this thesis demonstrates for the first time that the establishment of ipsilateral retinal projections, essential for accurate binocular vision and perception of depth, is made possible by the combination of EphB and Shh signalling.

Les récepteurs Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) constituent la plus grande famille de récepteurs à activité tyrosine kinase transmembranaires. Leur activité kinase peut être induite par leurs ligands, les éphrines (EFN). Une fois activés, ces récepteurs sont impliqués dans la régulation de la fonction cellulaire par transduction antérograde ou rétrograde du signal EPH-EFN. Au cours de la dernière décennie, nos études ont démontré que les EPH / EFN jouent un rôle important dans la régulation de la pression artérielle par la modulation de la contractilité des cellules musculaires lisses vasculaires (VSMC). EPHB6, EFNB1 et EFNB3 ont un effet négatif sur la contractilité des VSMC et la pression artérielle, tandis que EPHB4 et EFNB2 montrent un effet positif. La famille EPH / EFN est donc un nouveau système yin et yang qui ajuste finement l'homéostasie de la pression artérielle. Nous avons également constaté que les catécholamines urinaires de 24 h sont réduites chez les souris mâles EPHB6 knockout (KO), suggérant que l’EPHB6 régule la pression artérielle non seulement via les VSMC mais aussi par la sécrétion de catécholamine (CAT). La régulation de CAT par l’EPHB6 dépend de la testostérone car (1) les niveaux réduits de CAT ne sont pas observés chez les souris femelles EPHB6 KO ; et (2) la castration chez les souris mâles EPHB6 KO ramène la CAT à des niveaux normaux. Durant ma thèse, nous avons étudié le mécanisme impliqué dans la régulation de la sécrétion et de la synthèse des catécholamines chez les cellules chromaffines des glandes surrénales (AGCC) par la voie de signalisation de l’EPHB6. En ex vivo, la teneur totale en épinéphrine et la sécrétion d'épinéphrine déclenchée par l'acétylcholine (ACh) sont toutes deux réduites dans les glandes surrénales venant des souris KO mâles mais pas dans celles venant des femelles ou de mâles castrés. Ensuite, nous avons observé une diminution de l’afflux de Ca2+ dépendant de l'ACh dans les AGCC venant des souris mâles EPHB6 KO, ce qui découle de l'effet non-génomique de la testostérone. En appliquant le patch clamping de cellules entières sur les AGCC, nous avons démontré que la diminution d’afflux de Ca2+ dans ces cellules est causée par l’augmentation des courants de potassium à grande conductance activé par le calcium (BK). En utilisant l'enregistrement ampérométrique, nous avons constaté que la sécrétion de CAT par les AGCC est compromise en l'absence d'EPHB6. Nous avons également observé une diminution du désassemblage de la F-actine corticale dans les AGCC venant de souris mâles KO associée à une diminution de l'exocytose des vésicules contenant es catécholamines. Ces deux phénomènes n’ont pas été observés chez les femelles KO ni chez les mâles castrés. Des études complémentaires ont montré que le désassemblage défectueux de la F-actine dans les AGCC est régulé par la signalisation inverse de l'EPHB6 à l'EFNB1 via deux voies de signalisations différentes : la voie du membre A de la famille des homologues Ras (RHOA) et la voie de la tyrosine kinase proto-oncogène de la famille Src (FYN) / proto-oncogène c-ABL / la calponine monooxygénase associée aux microtubules et le domaine LIM contenant 1 (MICAL-1). En outre, nous avons observé que la diminution de la teneur totale en épinéphrine dans la glande surrénale venant des souris mâles KO est causée par une expression altérée de la tyrosine hydroxylase (TH), qui est l’enzyme limitant la vitesse dans la biosynthèse des CAT. L'effet non génomique de la testostérone a également participé dans ce processus. Nous avons révélé que la signalisation inverse d'EPHB6 à EFNB1 contribue à la surexpression de TH dans les AGCC par l’augmentation de son niveau de transcription. La voie en aval de cette signalisation inverse implique la petite famille Rac GTPase 1 (RAC1) / MAP kinase kinase 7 (MKK7) / c-Jun N-terminal kinase (JNK) / proto-oncogène c-Jun / activator protein 1 (AP1) / réponse de croissance précoce 1 (EGR1). Ces travaux démontrent pour la première fois un rôle spécifique de la famille EPH / EFN dans la régulation de la biologie médullaire de la glande surrénale. La signalisation rétrograde d’EPHB6 via EFNB1 régule la synthèse et la sécrétion des catécholamines de concert avec la testostérone dans les AGCC. / Erythropoietin-producing hepatocyte (Eph) receptors are the largest family of cell surface transmembrane receptor tyrosine kinases. Their kinase activity can be activated by their ligands, ephrins (EFNs), and involved in cell function regulation through either EPH-EFN forward or reverse signaling transduction. In the last decade, we have revealed the previously unknown function of EPHs/EFNs in the regulation of blood pressure by modulating the contractility of vascular smooth muscle cells (VSMCs). EPHB6, EFNB1, and EFNB3 have a negative effect on the VSMCs contractility and blood pressure, while EPHB4 and EFNB2 show a positive effect instead. Thus, EPH/EFN family is a novel yin and yang system that finely tunes blood pressure homeostasis. EPHB6 also targets cells responsible for catecholamine (CAT) secretion in addition to the VSMCs, since we found that the 24-h urine catecholamines are reduced in male EPHB6 knockout (KO) mice. This phenotype in EPHB6 KO mice is testosterone-dependent because the reduced CAT levels are not observed in female KO mice; castration in KO male mice reverts the CAT levels to a normal range. In this research, we investigated the mechanism for the regulation of catecholamine secretion and synthesis in adrenal gland chromaffin cells (AGCCs) by EPHB6 signaling. In ex vivo, the total content of epinephrine and the acetylcholine (ACh)-triggered epinephrine secretion were both reduced in the adrenal gland from KO male but not female or castrated mice. Then, we found a reduced ACh-dependent Ca2+ influx in AGCCs from male EPHB6 KO mice, and this effect depended on the non-genomic effect of testosterone. The results of whole-cell patch clamping on AGCCs indicated that the enhanced large-conductance calcium-activated potassium (BK) currents were responsible for the reduced Ca2+ influx in these cells. Using amperometry recording, we found that CAT secretion by AGCCs was compromised in the absence of EPHB6. The cortical F-actin disassembly in AGCCs from KO male but not female or castrated mice was reduced, accompanied by decreased catecholamine vesicle exocytosis. Further study showed such defective F-actin disassembly in AGCCs was regulated by the reverse signaling from EPHB6 to EFNB1 via the Ras homolog family member A (RHOA) and proto-oncogene Src family tyrosine kinase (FYN)/proto-oncogene c-ABL/microtubule-associated monooxygenase calponin and LIM domain containing 1 (MICAL-1) pathways. Further, we observed that the reduced total content of epinephrine in the adrenal gland from male KO mice was caused by impaired expression of tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme in CAT biosynthesis. The non-genomic effect of testosterone was also involved in this process. We revealed that the reverse signaling from EPHB6 to EFNB1 contributed to the up-regulation of TH expression in AGCCs by enhancing its transcription. The downstream pathway of this reverse signaling involved Rac family small GTPase 1 (RAC1)/MAP kinase kinase 7 (MKK7)/c-Jun N-terminal kinase (JNK)/ proto-oncogene c-Jun/activator protein 1 (AP1)/early growth response 1 (EGR1). The present research, for the first time, revealed the specific role of the EPH/EFN family on the regulation of the adrenal gland medullary biology. The EPHB6 reverse signaling through EFNB1 in concert with testosterone regulates the catecholamine synthesis and secretion in AGCCs.

Bourse de maîtrise du Groupe de recherche sur le système nerveux central GRSNC, (2009,2010) Bourse d’études supérieures du Canada Frederick Banting et Charles Best, IRSC Instituts de recherche en santé du Canada, (2011) / EphA7 est un membre de la famille des récepteurs à tyrosine kinase Eph, qui régulent l’adhérence et la motilité cellulaires. EphA7 est hautement conservé chez les vertébrés et largement exprimé durant l'embryogenèse, en particulier pendant le développement du SNC. Dans le cerveau adulte, EphA7 est transcrit principalement dans l'hippocampe, avec de faibles niveaux d'expression ailleurs. Nous avons cartographié sa distribution dans le cerveau du rat et de la souris adultes, par hybridation in situ et immunohistochimie en microscopie photonique et électronique. Les deux méthodes montrent une distribution de marquage très cohérente. Le signal le plus fort a été observé dans l’hippocampe, avec des niveaux moins élevés dans l’habénula, le striatum, l’amygdale, les cortex cingulaire, piriforme et entorhinal, ainsi que le cervelet. Au niveau ultrastructural, dans l’hippocampe, l’immunoréactivité d’EphA7 a été localisée dans le cytoplasme des cellules granulaires (gyrus dentelé) et pyramidales (CA1 et CA3) en ordre décroissant d’intensité. Dans le neuropile de CA1, des épines dendritiques et des prolongements astrocytaires, souvent périsynaptiques, ont été les éléments le plus fréquemment marqués. Plus rarement, nous avons aussi rencontré des dendrites et des terminaisons axonales immunopositives. La localisation préférentielle d’EphA7 dans les épines dendritiques et les prolongements astrocytaires périsynaptiques est conséquente avec un rôle de ce récepteur dans la plasticité synaptique / Abstract: EphA7 is a member of the family of Eph receptor tyrosine kinases, which regulate cell adhesion and motility. EphA7 is highly conserved in vertebrates and widely expressed during embryogenesis, especially during the development of the CNS. In the adult brain, EphA7 is transcribed mainly in the hippocampus, with low expression levels elsewhere. We have mapped its distribution in the adult brain of rat and mice by in situ hybridization and by immunohistochemistry in light and electron microscopy. Both methods show very consistent labelling distribution. The strongest signal was observed in the hippocampus, but modest levels were detected in the habenula, striatum, amygdala, the cingulate, piriform and entorhinal cortex, and the cerebellum. At the ultrastructural level, in the hippocampus, EphA7 immunoreactivity was localized in the cytoplasm of granule (dentate gyrus) and pyramidal cells (CA1 and CA3) in descending order of intensity. In the neuropil of CA1, dendritic spines and astrocytic processes, often perisynaptic were the most frequently labelled. More rarely, we also observed immunopositive dendrites and axon terminals. The preferential localization of EphA7 in dendritic spines and perisynaptic astrocytic processes is consistent with a role of this receptor in synaptic plasticity

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN. / Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) kinases are the largest family of receptor tyrosine kinases. Their ligands, ephrins (EFNs), are also cell surface molecules. Ephs/EFNs are implicated in many biological processes. Hypertension is a chronic medical condition of high arterial blood pressure (BP). New hypertension therapeutic treatments are of great importance for public health. Until recently, there are only a few studies related to the role of EPHs/EFNs in vascular smooth muscle cell (VSMC) function. In our previous studies, we have found that EPHB6 and EFNB1 function in concert with sex hormones to regulate BP. In the present investigation, we found that different EPH/EFN family members can either positively or negatively regulate the VSMC contractility and BP: while EPHB4 and EFNB2 belong to the former category, EFNB1, EFNB3 and EPHB6, the latter. In vivo, male but not female smooth muscle-specific EPHB4 knockout (KO) mice presented decreased BP, compared to WT controls. VSMCs from EPHB4 KO mice in the presence of testosterone showed reduced contractility. EFNB2 is the major ligand of EPHB4. As expected, smooth muscle-specific EFNB2 KO mice had a similar although not identical BP phenotype as EPHB4 KO mice. Male but not female EFNB2 KO mice on regular or high-salt diet presented reduced BP, compared to WT counterparts. At the cellular level, the KO VSMCs showed reduced contractility compared to WT controls. In a human genetic study, we identified in the EFNB2 gene six SNPs that were significantly associated with hypertension risk in a sex-dependent way, corroborating our findings in mice. On the other hand, EFNB3 gene KO in female mice resulted in elevated BP and small artery resistance in vivo, enhanced small arterial contractility ex vivo, and augmented VSMC contractility in vitro. Male KO mice had normal BP, but castration led to significant BP elevation in KO but not in WT mice. VSMCs from female KO mice showed heightened MLC phosphorylation and reduced MLC kinase phosphorylation. This signaling change was mediated through an adaptor protein Grip1. Indeed, in a genome-wide association study by the International Consortium for Blood Pressure, an SNP in the GRIP1 gene approached the significant threshold p-value for its association with diastolic BP. Our research for the first time revealed that EPHs/EFNs are novel components in the BP regulation system. Members of the EPH/EFN family may act as Yin and Yang forces to finely tune the vessel tone for BP homeostasis and regulation. Such effects of EPHs/EFNs depend on sex and sex-hormone levels. Based on this new knowledge, we could develop novel personalized hypertension therapy using sex hormone antagonists or sex hormone replacement therapy, depending on the sex hormone levels of the patients and mutations in EPH/EFN genes.

EphA7 est un membre de la famille des récepteurs à tyrosine kinase Eph, qui régulent l’adhérence et la motilité cellulaires. EphA7 est hautement conservé chez les vertébrés et largement exprimé durant l'embryogenèse, en particulier pendant le développement du SNC. Dans le cerveau adulte, EphA7 est transcrit principalement dans l'hippocampe, avec de faibles niveaux d'expression ailleurs. Nous avons cartographié sa distribution dans le cerveau du rat et de la souris adultes, par hybridation in situ et immunohistochimie en microscopie photonique et électronique. Les deux méthodes montrent une distribution de marquage très cohérente. Le signal le plus fort a été observé dans l’hippocampe, avec des niveaux moins élevés dans l’habénula, le striatum, l’amygdale, les cortex cingulaire, piriforme et entorhinal, ainsi que le cervelet. Au niveau ultrastructural, dans l’hippocampe, l’immunoréactivité d’EphA7 a été localisée dans le cytoplasme des cellules granulaires (gyrus dentelé) et pyramidales (CA1 et CA3) en ordre décroissant d’intensité. Dans le neuropile de CA1, des épines dendritiques et des prolongements astrocytaires, souvent périsynaptiques, ont été les éléments le plus fréquemment marqués. Plus rarement, nous avons aussi rencontré des dendrites et des terminaisons axonales immunopositives. La localisation préférentielle d’EphA7 dans les épines dendritiques et les prolongements astrocytaires périsynaptiques est conséquente avec un rôle de ce récepteur dans la plasticité synaptique / Abstract: EphA7 is a member of the family of Eph receptor tyrosine kinases, which regulate cell adhesion and motility. EphA7 is highly conserved in vertebrates and widely expressed during embryogenesis, especially during the development of the CNS. In the adult brain, EphA7 is transcribed mainly in the hippocampus, with low expression levels elsewhere. We have mapped its distribution in the adult brain of rat and mice by in situ hybridization and by immunohistochemistry in light and electron microscopy. Both methods show very consistent labelling distribution. The strongest signal was observed in the hippocampus, but modest levels were detected in the habenula, striatum, amygdala, the cingulate, piriform and entorhinal cortex, and the cerebellum. At the ultrastructural level, in the hippocampus, EphA7 immunoreactivity was localized in the cytoplasm of granule (dentate gyrus) and pyramidal cells (CA1 and CA3) in descending order of intensity. In the neuropil of CA1, dendritic spines and astrocytic processes, often perisynaptic were the most frequently labelled. More rarely, we also observed immunopositive dendrites and axon terminals. The preferential localization of EphA7 in dendritic spines and perisynaptic astrocytic processes is consistent with a role of this receptor in synaptic plasticity / Bourse de maîtrise du Groupe de recherche sur le système nerveux central GRSNC, (2009,2010) Bourse d’études supérieures du Canada Frederick Banting et Charles Best, IRSC Instituts de recherche en santé du Canada, (2011)