Sur le plan neuropathologique, les glioblastomes sont des lésions complexes, composées de cellules tumorales pléomorphes et migrantes, de vaisseaux anormaux en prolifération, de macrophages associés aux tumeurs et de plages de nécrose. Plus récemment, la démonstration de lexistence de cellules de glioblastome présentant des propriétés de cellules souches permit de relier ces éléments ensemble en suggérant pour la première fois une vision globale de la tumeur et de son interaction parfois fine avec son microenvironnement (Singh et al., 2004), puisque ces cellules sont même capables dadopter un destin endothélial et vasculaire (Bautch, 2010). Lexistence de ces cellules-initiatrices de gliome suggèrent en effet une hiérarchie cellulaire générant une organisation complexe et adaptative de la tumeur. Les mécanismes moléculaires à la base de lapparition, de la croissance et de la résistance thérapeutique de ces cancers ne sont cependant pas encore clairs et la compréhension de leur biologie reste donc une priorité. Dans ce travail, nous sommes partis de lhypothèse originale que les CIGs pourraient avoir des relations privilégiées avec les zones neurogéniques dans un cerveau adulte. Cest la raison pour laquelle nous avons réalisé une injection striatale droite de 50.000 cellules de glioblastome humain dans le cerveau de souris immunodéficientes adultes. Une fraction limitée des cellules injectées envahit spécifiquement les ZSVs de lhôte. Nous navons par contre jamais observé une migration vers le GD, lautre région neurogénique du cerveau adulte. Tout comme les progéniteurs neuronaux de la ZSV migrent le long du RMS vers le BO, ces cellules tumorales peuvent gagner le BO via la même route. De plus, ces cellules localisées dans la ZSV répondent aux principaux critères didentification dune CIG. Il semble donc y avoir une attirance particulière de la ZSV vis-à-vis de CIGs localisées à distance. Etant donné cette activité migratoire spécifique, nous avons tenté de caractériser le rôle éventuel de lOPN dans des cellules souches de gliome. Dans les cellules cancéreuses en général, lOPN est impliquée dans lactivité migratoire, lenvahissement tissulaire et la propagation des métastases. En collaboration avec le laboratoire de Vincent Castronovo, nous avons pu montrer que linhibition de lexpression de lOPN dans des cellules U87MG en culture maintenait lexpression des ARNm codant pour Sox2, Oct3/4 et Nanog à leur niveau de base et empêchait la formation de sphères en présence dun milieu de culture constitué de DMEM F12/B27 suppléé de EGF et bFGF. Ces premiers résultats obtenus in vitro suggérant un rôle de lOPN dans l'acquisition dun phénotype «souche» ont été confirmés par une étude in vivo, puisque la xénogreffe de cellules U87MG déficientes pour lOPN conduit à la perte de leur capacité à initier une tumeur. Enfin, toujours dans ce contexte de répartition de rôles pour différentes cellules au sein de la tumeur (hiérarchie), nous avons également étudié certains aspects des rapports existant entre les cellules tumorales. En collaboration avec le laboratoire de Pierre Robe, nous avons ainsi pu suggérer un rôle de «suppresseur de tumeur» pour une protéine impliquée dans le couplage cellulaire, en loccurrence la Cx30. En plus de la diminution de la prolifération tumorale dans des modèles expérimentaux in vitro et in vivo induite par une expression forcée de la Cx30, nous avons observé que le nombre de copie du gène codant pour la Cx30, soit GJB6 sur le chromosome 13q12, était fréquemment diminué dans les glioblastomes. De même, lexpression du transcrit de la Cx30 est plus faible dans les glioblastomes que dans les gliomes de bas grade ou encore chez les patients sains et son absence est corrélée à une altération des voies PI3K/Akt et ERK-MAPK.

Mon travail de thèse participe à la caractérisation des bases cellulaires et moléculaires neurodéveloppementales à l'origine de la schizophrénie. A partir d'un modèle animal pour l'étude de la schizophrénie (souris KO STOP), j'ai tenté de déterminer les relations entre la diminution du volume cérébral, la biologie cellulaire des neurones in situ, et les événements cellulaires et moléculaires à l'origine de cette diminution de volume. Ainsi, j'ai démontré, par western blot quantitatif, que la réduction de volume cérébral chez les souris KO STOP était associée à une forte diminution des compartiments myéliniques, axonaux et synaptiques. Une analyse morphométrique a montré ensuite que la surface de plusieurs tracts myélinisés était fortement réduite chez la souris KO STOP. Le résultat majeur de ce travail, confirmé par l'utilisation de traceur lipidique, a été la mise en évidence de l'absence de la partie post-commissurale du fornix, tract reliant l'hippocampe au corps mamillaire et fortement altéré chez les schizophrènes. Le traçage lentiviral de ces axones a montré la désorganisation des fibres du fornix chez les souris KO STOP. J'ai ensuite analysé la neurogenèse adulte hippocampale et démontré que ce processus était spécifiquement et progressivement altéré chez les souris KO STOP. L'architecture dendritique des neurones immatures des souris KO STOP semble anormale, avec un dendrite primaire plus long et un arbre dendritique plus branché. Le traçage rétroviral-GFP des cellules souches neurales de l'hippocampe, a permis de montrer, à 4 semaines post-infection, une réduction du nombre de neurones immatures chez les souris KO STOP suggérant une maturation prématurée des neurones néoformés. Ce travail ouvre des perspectives de recherche sur le développement embryonnaire du fornix et des connectivités neuronales en général. Nous envisageons aussi d'analyser la maturation axonale et synaptique des neurones hippocampaux néoformés, étapes du développement neuronal importantes pour la mise en place des connectivités neuronales.

Lensemble du travail de recherche réalisé s'est concentré sur l'évaluation du rôle fonctionnel que peut exercer le gène circadien Per2 sur les capacités de prolifération et différenciation des cellules souches/progénitrices à l'origine de la neurogenèse hippocampique. Ce travail a comporté d'une part, une cartographie phénotypique exhaustive de l'identité des cellules exprimant la protéine PER2 au sein de la structure hippocampique, et d'autre part une étude approfondie des conséquences de la l'invalidation de ce gène sur la régulation de la neurogenèse dans l'hippocampe de souris adultes. Dans la première partie de notre travail, nous avons démontré par une analyse immunohistochimique détaillée, qu'au niveau du gyrus dentelé (DG) de souris adultes, les cellules proliférantes exprimaient la protéine PER2 et que cette expression persistait dans les cellules de la lignée neuronale à différents stades de maturation. Par ailleurs, à l'inverse du noyau suprachiasmatique (centre générateur des rythmes circadiens), nous avons également pu observer une expression constante de cette protéine durant une période de 24h (Borgs et al, soumis). Dans la seconde partie de notre travail, nous nous sommes interrrogés sur le rôle fonctionnel que pouvait exercer le facteur de transcription circadien Per2 dans le DG de souris adultes. Nous avons montré que linvalidation de ce gène entraine dans le DG des souris déficientes pour la protéine PER2, une augmentation significative de la prolifération des progéntieurs neuronaux, ainsi que du nombre de neurones immatures. Cependant, nous navons observé aucune différence dans la génération de neurones matures (neurogenèse) entre le DG de souris sauvages et de souris invalidées pour Per2. Nos données ont révélé que le surplus de cellules en prolifération et de neurones immatures observés dans le DG de souris délétées pour Per2 apparaît donc totalement compensé par une augmentation de la mort cellulaire (Borgs et al, soumis). Pour étudier limplication fonctionnel de la protéine PER2 sur le contrôl de la prolifération de progéniteurs/cellules souches à lorigine de la neurogenèse adulte, nous avons mis au point la culture en suspension de cellules souches/progénitrices issues du DG post-natale de souris sauvages et déficientes pour Per2. Après 5 jours de culture, nous avons observé la formation de neurosphères dont la taille et dont la croissance était plus importante chez les souris déficientes pour Per2 que chez leurs homologues sauvages. Ce modèle de culture de DG nous a permis détudier de façon plus présice le destin cellulaire emprunté par les cellules proliférantes/souches dans le modèle muté, comparé au modèle sauvage. En condition de culture favorisant la différenciation, nous avons observé un plus grand nombre de neurones générés à partir des neurosphères issues de cellules de DG de souris mutées pour PER2. Ce modèle de culture de cellules progénitrices/souches issues du DG, confirme les résultats précédemment obtenus concernant le rôle de Per2 dans le contrôle de la prolifération et de la génération de nouveaux neurones in vivo. Parallèlement, nous avons tenté de déterminer si lexpression de Per2 pouvait exercer un rôle similaire au DG au sein de la zone sous ventriculaire antérieure (SVZ), la seconde zone où persiste de la neurogenèse tout au long de la vie. La SVZ du cerveau adulte représente un réservoir de progéniteurs proliférant qui vont cheminer le long dun courant rostral de migration pour atteindre le bulbe olfactif dans lequel ils vont se différencier en neurones. La protéine Per2 se révèle être exprimée dans les progéniteurs en prolifération exprimant Ki67. Tout comme dans le DG de souris adultes déficientes pour Per2, nous avons dénombré in vivo et in vitro une augmentation importante du nombre de cellules en prolifération comparé aux souris sauvages. Per2 semble donc être un des protagonistes impliqué dans la régulation de la prolifération et de la différenciation des progéniteurs/cellules souches à lorigine de la neurogenèse hippocampique.