Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) sont des proliférations malignes de cellules progénitrices de la moelle osseuse, dont l'incidence augmente avec l'âge. Elles se caractérisent par l'accumulation dans le sang et dans la moelle de cellules hématopoïétiques immatures. Il s'agit de tumeurs particulièrement agressives, dont le traitement repose avant tout sur une chimiothérapie intensive. La netrin-1 est un ligand soluble impliqué notamment dans le développement du système nerveux central et le système vasculaire. La netrin-1 interagit avec de nombreux récepteurs, dont Deleted in Colon Cancer (DCC) et les récepteurs de la famille UNC5H qui sont des récepteurs à dépendance. Ceux-ci ont la particularité d'entrainer une signalisation positive lorsqu'ils sont lié à leur ligand et en revanche de déclencher activement l'apoptose ne l'absence de ce ligand. Le rôle oncogénique de la netrin-1 et le rôle de suppresseur de tumeur de ses récepteurs à dépendance a été démontré dans plusieurs tumeurs solides, mais leur rôle reste en cours d'exploration dans les hémopathies.Comme cela a pu être démontré dans d'autres modèles, le netrin-1 et plusieurs de ses récepteurs sont surexprimés les LAM. Dans ce travail nous démontrons que la netrin-1 a un effet protecteur contre l'apoptose induite par ses récepteurs à dépendance. En conséquence, le traitement avec un anticorps monoclonal interférant dans la liaison de la netrin-1 et de ses récepteurs et notamment UNC5B entraine l'apoptose des cellules leucémiques. Ces données suggèrent que l'inhibition de l'interaction de la netrin-1 avec ses récepteurs peut avoir un effet thérapeutique dans les LAM / Acute myloide leukemias (AML) are malignant proliferation of bonoe marrow progenitor cells. Their incidence increases with age. Clinical symptoms are due to the accumulation of immature hematopoietic cells in the bone marrow and in the blood. AML are very aggressive tumors and there treatment is currently based on intensive chemotherapy.Netrin-1 is a diffusible ligand which provides important guidance cue during the development of the central nervous system as well as that of the vascular system. Netrin-1 interacts with many receptors among which are Deleted in Colon Cancer (DCC) and receptors of the UNC5H family which are dependence receptors. These receptors induce a positive signaling when bound to their receptors but can also induce an apoptotic signal when their ligand is unbound. There is emerging data suggesting that netrin-1 has oncogenic properties, while dependence receptors behave as tumor suppressors in several cancer models, but the role of netrin-1 and its receptors is unknown in hematological malignancies.As seen in other models, we show that netrin-1 is overexpressed in a sizable fraction of AML cases. Furthermore, netrin-1 prevents apoptosis by binding to its dependence receptors. Consequently interfering with the binding of netrin-1 to its dependence receptors, using a netrin-1 directed monoclonal antibody, induces apoptosis in AML cells. These data suggest that therapeutic interference with netrin-1’s binding to dependence receptor may have activity in AML

In Drosophila melanogaster, the GFS is synaptically coupled to the Tergotrochanteral motoneurons; these neurons form a signaling pathway from the brain to the jump muscles (Thomas and Wyman, 1983). Part of this signaling is done through gap junctions, and placement of these gap junctions was partially shown to be regulated by the binding of Netrin, a class of guidance molecule (Orr et al., 2014). In the present study we investigate the role of Netrin's receptor Frazzled in the placement of gap junctions in Drosophila at: 1) Presynaptic neurons (Giant Fibers [GF]), 2) Postsynaptic neurons (Tergotrochanteral motoneurons [TTMn]), and 3) Presynaptic + Postsynaptic neurons simultaneously. Effects of Frazzled were tested using Frazzled RNAi and a combination of electrophysiological recordings and imaging of the GF-TTMn synapse. The results from this study show that presynaptic and postsynaptic knockdown of Frazzled delayed muscular responses and altered the anatomy of both the GF's and TTMn's. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2018. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

<p>Basement membranes are dense, sheet-like forms of extracellular matrix that</p><p>surround the epithelial tissues of metazoan organisms. While these structures are</p><p>critical for epithelial support and tissue organization, basement membranes also pose</p><p>formidable barriers to most cells. However, certain specialized cells are able to breach</p><p>these barriers and move between tissues. Acquisition of cell invasive behavior by some</p><p>tumor cells is thought be an important step in cancer progression. Due to the clear basic</p><p>and clinical importance of understanding the mechanisms underlying cell invasion</p><p>through basement membranes, cell invasive behaviors has been an area of intense study.</p><p>In this work I examine a developmentally regulated model of cell invasive behavior in</p><p>the nematode worm, C. elegans. In this system a single proto-epithelial cell remodels</p><p>basement membrane to connect two epithelial tissues, the uterus and vulva. Using this</p><p>model I identify a novel role for UNC-6/Netrin signaling during this process through basement membranes. I show that Netrin signaling is a third regulatory input for AC invasion that functions partially in parallel to fos-1a and the vulval signal. Further I link netrin signaling to the formation of invasive protrusions that penetrate basement membrane.</p> / Dissertation

Die Semaphorine Sema3A und Sema3C sowie Netrin-1 und deren Rezeptoren, die Neuropiline und DCC wurden in der vorliegenden Arbeit hinsichtlich ihrer Expression und auf ihre funktionellen Eigenschaften bezüglich des Auswachsens von Axonen, die die intrinsischen und afferenten hippokampalen Projektionen bilden, untersucht. Während die Expressionsmuster von Sema3A schon gut bekannt waren, wurde in der hier vorliegenden Arbeit die Expression des Rezeptors von Sema3A, Neuropilin-1 (NP-1), untersucht. NP-1 wird von Embryonaltag E17 an im entorhinalen Kortex, dem Subiculum und der hippokampalen Anlage exprimiert. Es konnte eine starke postnatale Expression von NP-1 in der CA3-Region und eine schwächere Expression in der CA1-Region, dem Gyrus dentatus und dem entorhinalen Kortex gezeigt werden. Außerdem wurden in dieser Arbeit die Expressionsmuster von Sema3C und Neuropilin-2 (NP-2) genauer analysiert. Etwa zum Zeitpunkt der Geburt (P0) wurde Sema3C im Gyrus dentatus und in der Cornu ammonis Region exprimiert. Der Sema3C-Rezeptor Neuropilin-2 wurde zu diesem Zeitpunkt ebenso im Gyrus dentatus und CA3-Region, schwächer auch in der CA1-Region exprimiert. Es wurde keine Expression dieser beiden Faktoren im entorhinalen Kortex detektiert. In Kokulturstudien zwischen mit Sema3A bzw. Sema3C transfizierten Zellaggregaten und Explantaten aus den hippokampalen Subregionen wurden für spezifische Explantate ein funktioneller Zusammenhang zwischen der Sekretion der Semaphorine und dem Auswachsen der jeweiligen Explantate in einer drei-dimensionalen Kollagenmatrix deutlich. Sema3A besitzt repulsive Eigenschaften auf Explantate vom Gyrus dentatus, der CA1- und der CA3-Region sowie dem entorhinalen Kortex. Die Interaktion zwischen Sema3A und NP1 beeinflußt das Einwachsen bzw. die Terminierung entorhinaler Fasern in der Molekularschicht des Gyrus dentatus, indem Sema3A eine repulsive Barriere für einwachsende Fasern und Moosfasern, die in Richtung der CA3-Region auswachsen, darstellt. Sema3C besitzt repulsive Eigenschaften auf Fasern des medialen Septums und beeinflußt dadurch das Einwachsen dieser Fasern entlang der Cornu ammonis Region in den Hippokampus. Weiterhin wurden in dieser Arbeit die Expressionsmuster von Netrin-1 und DCC im Hippokampus sowie die funktionellen Eigenschaften von Netrin-1 untersucht. Netrin-1 wird bereits zum Zeitpunkt E17 im Neokortex exprimiert, konnte im Hippokampus jedoch erst ab dem postnatalen Entwicklungsstadium P1 detektiert werden. Während im Gyrus dentatus nur ein schwaches und im entorhinalen Kortex kein Signal gefunden werden konnte, wird Netrin-1 stark in der Cornu ammonis Region exprimiert. Der Rezeptor DCC wird dagegen schon früher in der Embryonalentwicklung, ab E15, diffus in der hippokampalen Anlage exprimiert. Ab P1 lassen sich diese Signale im Gyrus dentatus und in den CA1-CA3-Regionen unterscheiden. Von den untersuchten Explantaten der hippokampalen Region zeigte Netrin-1 nur auf die Fasern von Gyrus dentatus und CA3, welche die hippokampale Kommissur bilden, einen attraktiven Wachstumseffekt. Dies bestätigt Befunde aus Netrin-1- und DCC-defizienten Tieren, in denen die hippokampale Kommissur aufgrund des fehlenden axonalen Leitmoleküls bzw. seines Rezeptors nicht ausgebildet wird. / In this work, the semaphorins Sema3A and Sema3C as well as Netrin-1 and their receptors, the neuropilins and DCC, were investigated regarding their expression and functional properties on outgrowing axons, which are forming the intrinsic and afferent hippocampal projections. Because of the already well known expression patterns of Sema3A, this work focused on the expression of the receptor of Sema3A, NP-1. From embryonic stage E17 on, NP-1 is expressed in the entorhinal cortex, the subiculum and the hippocampal Anlage. A strong postnatal expression of NP-1 in the CA3-region could be detected, while the expression pattern in the CA1-region, the dentate gyrus and the entorhinal cortex was weaker. Additionally, the expression patterns of Sema3C and NP-2 were investigated in greater detail. At birth (P0), Sema3C was expressed in the dentate gyrus and the cornu ammonis region. The expression of its receptor NP-2 could be detected at the same timepoint P0 in the dentate gyrus and the CA3-region and, less pronounced, in the CA1-region.There could not be detected any expression of Sema3C or NP-2 in the entorhinal cortex. In functional coculture studies between with Sema3A or Sema3C transfected cell clusters and neuronal explants from subregions of the hippocampal formation, these factors were investigated for their influence on axonal outgrowth within a three-dimensional collagen gel matrix. Sema3A has repulsive properties on explants from the dentate gyrus, the CA1- and CA3- regions and the entorhinal cortex. I the resulting model, the interaction between Sema3A and NP-1 influences the ingrowth and/or the termination of entorhinal fibers into the molecular layer of the dentate gyrus by a repulsive barrier formed by Sema3A. The same barrier also acts on mossy fibers to allow them to grow only in direction of the CA3-region. Sema3C has repulsive properties on fibers from the medial septum and shapes the ingrowth of these fibers along the cornu ammonis region into the hippocampus. Additionally, the expression patterns of Netrin-1 and DCC and their functional properties in the hippocampus were investigated. Netrin-1 is already expressed in the cortex at E17, although the onset of expression in the hippocampus is at P1. In the dentate gyrus, a weak signal could be detected, but no signal was found in the entorhinal cortex. In the cornu ammonis region, however, Netrin-1 showed a strong expression signal. The Netrin-1 receptor DCC could be detected as early as E15 with a diffuse distribution in the hippocampal Anlage. From P1 on, these signals could be distinguished in the dentate gyrus and the CA1-CA3-regions. Netrin-1 showed attractive properties only on fibers from explants of the dentate gyrus and the CA3-region, which form the hippocampal commissure. These results confirm previous findings from Netrin-1 and DCC deficient animals in which the absence of the hippocampal commissure was described.

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La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative caractérisée par la perte progressive et sélective des neurones dopaminergiques de la substance noire. Ces neurones émettent des projections axonales dans le striatum et forme la voie nigrostriée ; un circuit de neurones impliqué dans le contrôle de la motricité. La perte de ces neurones est responsable des troubles moteurs caractéristiques de la maladie. Bien qu'il existe des traitements symptomatiques permettant d'améliorer la qualité de vie des patients, aucun traitement ne permet d'arrêter l'évolution de la maladie. Freiner la dégénérescence de ces neurones aurait un impact médical, économique et de santé publique considérable compte tenu du vieillissement croissant de la population. Dans ce but, beaucoup d'études ont été menées sur des facteurs neurotrophiques [1], [2], en particulier le GDNF (glial cell-derived neurotrophic factor), afin de favoriser la survie des neurones et la croissance des axones. Plusieurs essais cliniques ont été conduits mais l efficacité thérapeutique de ces facteurs reste controversée [3], [4]. Trouver des molécules plus spécifiques des neurones dopaminergiques, impliquées dans leur développement, leur survie ou leur fonction, et qui pourraient éventuellement agir de façon complémentaire avec les facteurs neurotrophiques déjà identifiés offrirait des perspectives thérapeutiques nouvelles. Nous avons pensé que netrin-1 pouvait être un candidat intéressant. En effet, cette protéine de guidage axonal, par l'intermédiaire de son récepteur DCC (deleted in colorectal cancer), favorise la pousse et l'orientation des axones, la migration des neurones [5], [6] et participe à la formation et au maintien des synapses [7], [8], [9]. Ce couple ligand/récepteur joue un rôle majeur dans l'établissement et le maintien de connexions entre les neurones et participe notamment à la formation de la voie nigrostriée [10]. Si le rôle de netrin-1 au cours du développement est largement documenté, sa fonction dans le cerveau adulte est peu connue. De façon intéressante, Livesey and Hunt montrent que la substance noire est la région du cerveau adulte contenant le niveau le plus élevé de transcrits de netrin-1 [11]. Netrin-1 est également exprimée dans les zones du striatum où projettent les fibres dopaminergiques des neurones de la substance noire pars compacta, neurones qui, par ailleurs, expriment très fortement DCC [12]–[13]. Cette expression conjointe de netrine-1 et du récepteur DCC suggère un rôle dans le maintien, la survie voire la fonction des neurones dopaminergiques de la substance noire. Par ailleurs, certains polymorphismes du gène DCC sont associés à différents aspects de la maladie de Parkinson (susceptibilité de développer la maladie, l'âge d'apparition des symptômes, sévérité de la progression de la maladie) [14], [15]. Ces différentes observations indiquent que netrin-1 et DCC pourraient réguler le maintien ou la survie des neurones dopaminergiques et donc participer au développement et/ou à la progression de la maladie de Parkinson. De plus, les travaux du laboratoire ont montré que netrin-1 était une molécule de survie. En son absence, DCC est capable d'activer une signalisation sensibilisant la cellule et entraînant la mort de celle-ci [16], [17]. L'ajout de netrin-1 permet d'inhiber cette signalisation pro-apoptotique. En raison du rôle de netrin-1 sur la croissance des axones, le maintien des synapses et la survie cellulaire nous avons choisi d'étudier son effet sur la survie des neurones dopaminergiques de la substance noire dans des modèles in vivo. Pour cela, nous avons étudié l'effet de l'injection de netrin-1 sur la dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire dans un modèle animal de référence de la maladie de Parkinson, le modèle de rat lésé à la 6 hydroxydopamine (6-OHDA) [etc…] / The secreted protein netrin-1 has diverse functions among which guidance and survival of neurons when bound to its dependence receptor DCC. In the absence of netrin-1, DCC is cleaved and actively triggers cell death in various contexts. DCC is highly present in a subset of mature neurons that typically degenerates in Parkinson’s disease, dopaminergic neurons of the substantia nigra. Besides, polymorphisms of DCC gene are associated with the disease. Thus, netrin-1 signalling might be implicated in Parkinson’s disease pathogenesis. Here we show, in various Parkinson’s disease models and samples from Parkinson’s disease patient brains, a reduction of netrin-1 levels associated with an increase of DCC cleavage and caspase activity. Specific deletion of netrin-1 in the substantia nigra induces DCC cleavage and leads to the loss of dopamine neurons and motor deficits in mice while intrastriatal injection of netrin-1 restores dopamine neurons and improves motor behaviour in rodent models of the disease. These results highlight the therapeutic potential of targeting netrin-1 signalling in Parkinson’s disease

The neuromuscular junction (nmj) is a commonly studied synapse, used often to investigate reciprocal signaling between a motor neuron and the appropriate target muscle. In Caenorhabditis elegans, ectopic nmjs can be created by eliminating selected embryonic muscle cells that act as guideposts for the migration of post-embryonic muscles. The ectopic muscles are required to induce sprouting from DD motor neurons, indicating the presence of a muscle derived signaling molecule that interacts with the neurons. A TGF-β homolog, unc-129, is reported to be transiently expressed in the dorsal body wall muscles. The timing of the expression of TGF-β coincides with the time that the DD motor neurons respecify their synapses. In this study, we show that TGF-β is expressed by the ectopic muscle and that in unc-129 mutant animals, the ectopic muscle is unable to induce sprouting from the DD motor neurons. Therefore, we conclude that TGF-β is necessary for ectopic nmj formation in C.elegans.

Chez les bilatériens, les connexions permettant de relier la partie droite et gauche du système nerveux central (SNC) sont appelées commissures cérébrales. Comprendre les mécanismes moléculaires permettant la mise en place de ces circuits constituent un enjeu majeur en neurobiologie du développement. Le guidage des commissures cérébrales repose sur des paires de ligands-récepteurs telles que Netrine-1/DCC et Slits/Robos. Nétrine et Slits sont exprimés au niveau de la plaque du plancher tandis que leurs récepteurs respectifs, DCC et Robo1/2, sont exprimés dans les neurones et axones commissuraux de la moelle épinière et du tronc cérébral au cours du développement. L'étude des souris déficientes pour ces gènes a permis d'établir un modèle : Nétrine-1, agirait à distance afin d'attirer les axones commissuraux par gradient vers la ligne médiane ventrale, puis, les Slits permettraient de repousser les axones en dehors de la plaque du plancher. Au cours de ma thèse, j'ai utilisé des modèles génétiques murins afin d'étudier in vivo la mise en place des commissures et la migration des neurones précérébelleux. Nous avons inactivé de façon spécifique l'expression des molécules Nétrine-1, Slits et Robo1/2 dans différentes régions du SNC. Nous avons montré que la présence de Nétrine-1 dans la plaque du plancher n'était pas nécessaire à l'attraction des axones commissuraux mais que la source principale de Nétrine-1 était la glie radiaire. Nous avons aussi montré que le couple Slit/Robo n'était pas essentiel à la migration des neurones précérébelleux. Ces données remettent en cause le modèle classiquement proposé et suggèrent l'existence de d'autres mécanismes moléculaires de guidage. / In all bilaterians, the connections linking the left and the right part of the central nervous system (CNS) are called the commissures. Understanding molecular mechanisms involved in the formation of these circuits is a major issue in developmental neurobiology. The guidance of commissural projections lay on two major couples of ligand- receptors: Netrin-1/DCC and Slits/Robos. Netrin-1 and Slits are expressed in the floor plate whereas their respective receptors, DCC and Robo1/2, are present in the neurons and commissural axons of the spinal cord and the hindbrain during the development. Analysis of mice deficient for these genes lead to establish a model: a Netrin-1 gradient would act through long distances in order to attract commissural axons to the ventral midline, then Slits would repulse axons outside the floor plate. During my thesis, I used genetic mouse models to study the setting of commissural axons and the migration of precerebellar neurons in vivo. We have specifically inactivated the expression of Netrin-1 Slits and Robo1/2 genes in different region of the CNS. We showed that floor plate-derived Netrin-1 was not necessary for the attraction of commissural axons and that the principal source of Netrin-1 was the radial glia. We also showed that the Slit/Robo couple was not essential for the migration of precerebellar neurons. These results reassess the model firstly provided and suggest the presence of other molecular mechanisms involved in commissural axon guidance.

Le développement du système nerveux central fait intervenir de nombreux processus cellulaires comme la prolifération, la différenciation, l'apoptose, la migration neuronale et le guidage axonal. Ces processus sont finement régulés et aboutissent à la formation d'un système nerveux central fonctionnel. Au cours de cette thèse, je me suis principalement intéressé à une molécule chimiotropique, la Nétrine-1 et à ses récepteurs APP (Amyloïd-b Precursor Protein) et DCC (Deleted in Colorectal Cancer). La Nétrine-1 est impliquée à la fois dans le contrôle de la navigation neuronale (ie migration neuronale et guidage axonal) et dans celui de la survie neuronale. Un premier aspect de mon travail a consisté à étudier le rôle d'un nouveau récepteur à la Nétrine-1 : APP. Nous avons donc démontré que APP est un récepteur à la Nétrine-1 impliqué dans le guidage des axones commissuraux. En effet, APP collabore avec DCC afin de stimuler la croissance axonale en réponse à la Nétrine-1. Le second aspect de mon travail a été l'étude du rôle de la Nétrine-1 en tant que facteur de survie neuronale. En effet, son récepteur DCC appartient à la famille des récepteurs à dépendance. En absence de Nétrine-1, DCC ne reste pas inactif, mais déclenche une signalisation pro-apoptotique qui va éliminer la cellule. Nous avons démontré que pendant le développement du système nerveux, la Nétrine-1 inhibe cette signalisation et contrôle la survie des neurones commissuraux. Le contrôle de la signalisation pro-apoptotique de DCC par la Nétrine-1 pourrait ainsi réaliser un contrôle qualité des projections axonales et faciliter l'orientation du cône de croissance lors du guidage du cône de croissance / The development of the central nervous system requires several cellular processes such as proliferation, differentiation, apoptosis, neuronal migration and axon guidance. This whole process is finely regulated and leads to the formation of a functional central nervous system. During my thesis, I have mainly worked on a chemotropic molecule, Netrin-1 and its receptors APP (Amyloid-ß Precursor Protein) and DCC (Deleted in Colorectal Cancer). Netrin-1 is involved in both neuronal navigation (neuronal migration and axonal guidance) and neuronal survival. I have firstly investigated the role of a new Netrin-1 receptor, APP during axonal guidance. We have shown that APP is involved in the guidance of commissural axons. Indeed, APP collaborates with DCC in order to promote axonal outgrowth in response to Netrin-1. Thereafter, I have investigated the role of Netrin-1 as a neuronal survival factor. In fact, the Netrin-1 receptor DCC belongs to the dependence receptor family. In absence of Netrin-1, DCC does not remain inactive, since it triggers a pro-apoptotic signalling pathway. During the development of the central nervous system, we have shown that Netrin-1 blocks the pro-apoptotic signalling pathway and promotes neuronal survival. The Netrin-1 control of DCC pro-apoptotic signalling might carry out a “quality control” of the axonal projection or/and it could promote the steering of the growth cone during axonal guidance

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第20798号 / 医博第4298号 / 新制||医||1025(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 辻川 明孝, 教授 清水 章, 教授 戸口田 淳也 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM