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Les nétrines sont une petite famille de protéines de guidage axonal qui peuvent attirer des axones ou en repousser d’autres lors du développement neuronal. Lors du développement de la rétine, les axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) sont attirés vers une source de nétrines au niveau du disque optique leur permettant de quitter la rétine et de former le nerf optique. Afin de pouvoir caractériser le rôle des nétrines dans le système visuel adulte, nous avons investigué l’expression des nétrines et leurs récepteurs dans la rétine de souris adulte. Alors qu’aucune expression de la nétrine-1 n’a été détectée dans la rétine adulte, l’expression de la nétrine-3 a été abondamment détectée au niveau des CGR et des cellules amacrines. Nous démontrons aussi que les récepteurs des nétrines sont exprimés dans la rétine adulte. Alors que DCC semble être confiné au niveau des axones des CGR, néogénine est retrouvé dans les dendrites des CGR et des cellules horizontales. Quant aux protéines de la famille des récepteurs homologues à UNC-5, UNC5B a été détecté dans les somas des CGR et UNC5C dans les cellules de Müller. La découverte que nétrine-3 et ses récepteurs sont abondamment exprimés dans plusieurs types cellulaires de la rétine adulte leur suggère un rôle dans le fonctionnement du système visuel mature. / The netrins are a small family of axonal guidance proteins that can attract or repulse growing axons during neural development. During development of the retina, retinal ganglion cells (RGCs) axons are attracted by a netrin source at the optic disc that permits them to exit the retina and form the optic nerve. To characterise the role of netrins in the adult visual system, we investigated the expression of netrins and their receptors in the adult mouse retina. While expression of netrin-1 has not been detected in the adult retina, netrin- 3 has been abundantly found in RGCs amacrine cells. We also demonstrate that netrin receptors are expressed in the adult retina. DCC was found to be restricted in RGCs axons and neogenin in dendrites of RGCs and horizontal cells. UNC5B proteins were detected at RGC soma and UNC5C proteins in the Müller cells. The finding that netrin-3 and its receptors are abundantly expressed in many cell types of the adult retina suggests a funtional role for them in the mature visual system.

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La pluripotence est la capacité d'une cellule à s'auto-renouveler et à donner toutes les cellules somatiques ainsi que les cellules germinales. Les cellules pluripotentes peuvent être aussi reprogrammées à partir de cellules somatiques, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités pour l'utilisation thérapeutique des cellules souches dans le traitement des maladies dégénératives. La connaissance des mécanismes moléculaires, en particulier des voix de signalisation qui contrôlent la pluripotence, est cruciale pour l'amélioration de notre compréhension de l'embryogenèse précoce et l'utilisation des iPSC (cellules souches pluripotentes induites) dans la médicine régénérative. Ici, je donne la première description de la Nétrine-1 en tant que régulateur de la reprogrammation et de la pluripotence. La Nétrine-1 et ses récepteurs ont été initialement caractérisés dans le système neuronal, mais il a aussi été montré qu'ils étaient exprimés dans différents types cellulaires et impliqués dans divers processus. Dans la première partie, j'ai contribué à explorer comment Nétrine-1 empêche l'apoptose médiée par son récepteur à dépendance DCC (Deleted in Colon Carcinoma) pendant la reprogrammation. Dans la deuxième partie, j'ai disséqué les fonctions et la régulation de cette voie dans le maintien de la pluripotence et dans l'engagement des lignages / Pluripotency is the ability of embryonic epiblast cells to self-renew and to give rise to all somatic cells as well as germ cells. Somatic cells can also be reprogrammed toward pluripotency, opening new avenues for stem cell based therapies in the treatment of degenerative diseases. Deciphering the molecular mechanisms, and in particular signaling pathways that control pluripotency is crucial to improve our understanding of early embryogenesis and the use of iPSC (inducible Pluripotent Stem Cell) in regenerative medicine.Herein, I provide the first description of Netrin-1 as a regulator of reprogramming and pluripotency. Netrin-1 and its receptors are present in many cell types and are engaged in a variety of cellular processes beyond its initial characterization in the neuronal system. In the first part, I contributed to explore how Netrin-1 prevents apoptosis mediated by its dependence receptor DCC (Deleted in Colon Carcinoma) during reprogramming. In the second part, I dissected the functions and regulation of this pathway in pluripotency maintenance and in lineage commitment

L'épithélium intestinal adulte des mammifères est un tissu hautement organisé entièrement renouvelé tous les 5 à 7 jours, grâce à la présence de cellules souches intestinales (CSI). Localisées à la base des cryptes, les CSI sont capables de s'auto-renouveler et de générer l'ensemble des types cellulaires de ce tissu. Afin de préserver l'équilibre entre leur auto-renouvellement et leur différenciation, véritable garant de l'homéostasie de l'épithélium intestinal, les CSI résident dans un microenvironnement finement régulé, « la niche », leur procurant l'ensemble des signaux nécessaires à leurs fonctions. La Nétrine-1, molécule sécrétée et apparentée à la famille des Laminines, est exprimée dans l'environnement des cryptes intestinales, mais également au cours du développement intestinal. Initialement découverte pour son rôle dans le guidage axonal, cette protéine est à ce jour considérée comme une molécule pléïotropique impliquée dans divers processus physiologiques tels que la morphogénèse, la migration, l'adhésion cellulaire, la prolifération mais également pathologiques comme la tumorigénèse. Considérant ces observations nous nous sommes donc intéressés au rôle potentiel de la Nétrine-1 dans la régulation du compartiment souche intestinal adulte, ainsi que lors de l'ontogénèse intestinale. Dans une première partie, nous montrons qu'ex vivo la Nétrine-1 promeut la croissance des entéroïdes et régule l'expression génique de certains marqueurs spécifiques des CSI. Dans une seconde partie, nous montrons, grâce à la génération et caractérisation de nouveaux modèles murins, que la Nétrine-1 est impliquée dans le développement de l'épithélium intestinal grêle et que sa délétion conduit à un retard d'émergence des villi / The adult intestinal epithelium is a highly organized tissue, which is completely self-renewed every 5 to 7 days, due to a pool of multipotent intestinal stem cells (ISC). Located at the base of intestinal crypts, ISC have the ability to self- renew and to give rise to all epithelial intestinal cell types. To preserve the balance between their self-renewal and their differentiation, and therefore to maintain the epithelial tissue homeostasis, ISC reside in a tightly regulated microenvironment - called “niche”- that provides them all factors required for their functions. Netrin-1, a laminin-related secreted protein, is expressed in the microenvironment of the crypt, and is also expressed during intestinal development. Initially described as an axonal guidance cue, Netrin-1 is now considered as a pleiotropic molecule involved in many different processes such as morphogenesis, cell migration, cell adhesion, proliferation and also tumorigenesis. Based on these observations, we hypothesized that Netrin-1 could play a role in the maintenance of the adult intestinal stem cell compartment, and also in the intestinal ontogenesis. In a first part, we showed that Netrin-1 promotes the growth of enteroids ex vivo while regulating gene expression of specific intestinal stem cell markers. In the second part, we demonstrated, by using two novel genetically engineered mouse models, that Netrin-1 is involved in the embryonic development of the intestinal epithelium and that its deletion leads to a delay in villi emergence

Neuronal networks are the central functional units of the nervous system. Knowledge about the identity of participating neurons and the assembly of these during development is crucial for the understanding of CNS function. A promising system to dissect the development and functionalities of a neuronal network is the central pattern generator (CPG) for locomotion. We used screening approaches to identify spinal neuronal subpopulations by their specific gene expression, potentially involved in CPG function. Amongst others we found paired-like homeodomain transcription factor 2 (Pitx2) as a cholinergic interneuron marker for partition cells, with a possible role in the spinal network for locomotion. In addition, we present two genes, Chondrolectin (Chodl) and Estrogen-related receptor beta (ERRβ) as novel markers for fast and slow motor neurons, respectively. The neuronal components of the CPG integrate three key functions; rhythm generation, ipsilateral flexors/extensors coordination and bilateral coordination over the midline. Commissural interneurons (CINs) are considered to participate in the latter. During development axons are guided to their targets by the help of axon guidance molecules. Netrin-1 and its receptor DCC (Deleted in Colorectal Cancer) have been shown to play an important role for spinal cord neurons in axon-pathfinding and migration towards the midline. We show that loss of netrin-1 functionally results in a switch from alternating to synchronous left-right locomotor activity and deletion of DCC surprisingly leads to a different phenotype, best described as uncoordination. Thus, during development, netrin-1 and DCC play a critical role for the establishment of a functional balanced CPG. Further we show a selective loss of CINs, predominantly from dorsally originating subtypes, not affecting the ventral-most V3 subtype in netrin-1 mutant mice, but a loss of CINs from all progenitor domains in Dcc mutant mice. Together, our data suggest a netrin-1-independent mechanism for DCC in axon guidance and a role of the most ventral originating CINs as part of the neuronal network controlling synchronous activities over the midline. Another pair of axon guidance molecules, EphA4 and ephrinB3, has been shown to cooperate in preventing ipsilateral interneurons from crossing the spinal midline and if either molecule is deleted in mice, this will result in a defect in left-right coordination of locomotion. We provide in vivo and in vitro evidence that the GTPase-activating protein α2-chimerin, as a downstream molecule of EphA4 signaling, is essential in axon guidance decisions involved in the correct formation of the spinal circuitry for locomotion.

Les nétrines sont une petite famille de protéines de guidage axonal qui peuvent attirer des axones ou en repousser d’autres lors du développement neuronal. Lors du développement de la rétine, les axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) sont attirés vers une source de nétrines au niveau du disque optique leur permettant de quitter la rétine et de former le nerf optique. Afin de pouvoir caractériser le rôle des nétrines dans le système visuel adulte, nous avons investigué l’expression des nétrines et leurs récepteurs dans la rétine de souris adulte. Alors qu’aucune expression de la nétrine-1 n’a été détectée dans la rétine adulte, l’expression de la nétrine-3 a été abondamment détectée au niveau des CGR et des cellules amacrines. Nous démontrons aussi que les récepteurs des nétrines sont exprimés dans la rétine adulte. Alors que DCC semble être confiné au niveau des axones des CGR, néogénine est retrouvé dans les dendrites des CGR et des cellules horizontales. Quant aux protéines de la famille des récepteurs homologues à UNC-5, UNC5B a été détecté dans les somas des CGR et UNC5C dans les cellules de Müller. La découverte que nétrine-3 et ses récepteurs sont abondamment exprimés dans plusieurs types cellulaires de la rétine adulte leur suggère un rôle dans le fonctionnement du système visuel mature. / The netrins are a small family of axonal guidance proteins that can attract or repulse growing axons during neural development. During development of the retina, retinal ganglion cells (RGCs) axons are attracted by a netrin source at the optic disc that permits them to exit the retina and form the optic nerve. To characterise the role of netrins in the adult visual system, we investigated the expression of netrins and their receptors in the adult mouse retina. While expression of netrin-1 has not been detected in the adult retina, netrin- 3 has been abundantly found in RGCs amacrine cells. We also demonstrate that netrin receptors are expressed in the adult retina. DCC was found to be restricted in RGCs axons and neogenin in dendrites of RGCs and horizontal cells. UNC5B proteins were detected at RGC soma and UNC5C proteins in the Müller cells. The finding that netrin-3 and its receptors are abundantly expressed in many cell types of the adult retina suggests a funtional role for them in the mature visual system.

Functional and temporal-spatial studies of Netrin and its receptors have been reported in several species including, M. musculus, D. melanogaster and C. elegans. These studies indicate that Netrins are a family of evolutionarily conserved, secreted proteins that function to elicit the extension and turning responses of axons. Here, I describe the sequences for netrin and its receptors, unc5 and neogenin, in Strongylocentrotus purpuratus and show that the larval nervous system is patterned predictably with respect to cell body and axon location, early in its development. These findings led to a tentative hypothesis that Sp-Netrin functions to guide axonal growth in the larval nervous system. Quantitative PCR indicates that Sp-netrin and Sp-unc5 are expressed prior to neurogenesis, whereas Sp-neogenin is expressed close to the stage at which neurons differentiate. A polyclonal antibody to Sp-Netrin and in situ hybridizations reveal that Sp-Netrin is initially expressed in the vegetal plate, the archenteron and the protein is present on the basal surface of the oral ectoderm in early prism stage embryos. Suppression of Netrin expression, with a morpholino antisense oligonucleotide, results in loss of neurons, loss of ciliary band cells and loss of the oralectoderm markers, Chordin and Goosecoid. These findings suggest that Netrin is responsible for maintaining or differentiating oral and ciliary band ectoderm, which is necessary for neural specification or differentiation. Further study of this model is necessary to determine if Sp-Netrin retains a role in axon guidance.

La netrine-1 joue un rôle important en tant qu’un élément de guidance pour la croissance axonale au début du développement du système nerveux central. Des études récentes ont démontré une expression de la netrin-1 dans le cerveau antérieur adulte, où elle régule la fonction synaptique et la plasticité dans les neurones corticaux. Cependant, la contribution de la netrine-1 dans la rétine adulte reste encore inconnue. Le but de cette étude est donc de caractériser l'expression de la netrine-1 dans la rétine des souris adultes sauvages (rétine intacte) et malades (rétine blessée). L'expression rétinéene de la netrine-1 et de son récepteur, supprimée dans le cancer colorectal (DCC), a été déterminée, à partir des immunobuvardages, chez des souris post-natales de jour 0 (P0), P14 et adultes. Le recours au double marquage de la netrine-1 avec un anticorps spécifique contre RBPMS, un marqueur sélectif pour les cellules ganglionnaires de la rétine (RGC), a permis l’identification de sa localisation sur les sections transversales de rétine. De plus, les niveaux de netrin-1 ont également été quantifiés à trois et sept jours après l'axotomie du nerf optique. Nous avons démontré que la netrine-1 et DCC sont fortement exprimés dans la rétine à P0, toutefois l’expression de netrin-1 est relativement stable pendant le développent alors que l’expression de DCC est remarquablement réduite à l'âge adulte. De plus, ces expériences ont conclu une expression robuste de la netrin-1 dans le soma RGC adulte et, une expression des récepteurs DCC autour du corps cellulaire. Fait important, nous avons aussi pu démontrer que les niveaux d’expressions de la netrine-1 et DCC sont réduits à trois et sept jours suivant l'axotomie du nerf optique. Cependant, la surexpression de la protéine netrin-1 n'a pas eu un effet significatif sur la survie du RGC par rapport aux témoins injectés par un véhicule. Les résultats obtenus suggèrent que : (i) la netrine-1 est abondamment exprimée dans la rétine néonatale et subit une diminution importante à l'âge adulte, (ii) la netrine-1 et son récepteur DCC sont présents dans les RGC et, (iii) l'expression de la netrine-1 diminue considérablement suite à une lésion axonale. Ensemble, ces résultats suggèrent un rôle pour la netrin-1 dans le système visuel chez les adultes. / Netrin-1 plays a highly-conserved role as a guidance cue directing axonal growth during the early stages of central nervous system development. Recent data has shown that netrin-1 is continued to be expressed in the adult forebrain where it regulates synaptic function and plasticity in cortical neurons. However, the contribution of netrin-1 in the adult retina remains unknown. The purpose of this study was to characterize the expression of netrin-1 in the intact and injured adult mouse retina. The retinal expression of netrin-1 and its receptor, deleted in colorectal cancer (DCC), was examined at postnatal day 0 (P0), P14, and adult mice using western blots. Double labeling of netrin-1 with an antibody against RBPMS, a selective marker for retinal ganglion cells (RGCs), was used to determine its location on retinal cross-sections. Netrin-1 levels were also quantified at 3 and 7 days after optic nerve axotomy. We demonstrate that netrin-1 and DCC are abundantly and widely expressed in the retina at P0, but although the expression level of netrin-1 remains relatively stable during development, the expression level of DCC is markedly downregulated in adulthood. Adult RGC soma were shown to be endowed with robust netrin-1 expression. DCC receptors were also found to be expressed around the cell body. Importantly, we show that netrin-1 and DCC levels are further downregulated at 3 and 7 days after optic nerve axotomy. However, the over-expression of netrin-1 protein failed to exert any significant effect on RGC survival in comparison to vehicle-injected controls. Our data support that: 1) netrin-1 is abundantly expressed in the neonatal retina and undergoes marked downregulation in adulthood, 2) netrin-1 and DCC are present in RGCs, 3) netrin-1 expression decreases rapidly after axonal injury. Together, these results suggest a role for netrin-1 in the mature visual system.