Aromatase is an enzyme that converts androgens to estrogens. In teleosts, brain aromatase, also known as aromatase B (cy19a1b), is only expressed in radial glial cells (RGCs). This is in contrast to aromatase A, which is expressed in gonads. Estrogens such as estradiol (E2) modulate neurogenesis in the adult teleost brain. Recent studies show that E2 also differentially regulates aromatase B expression in goldfish RGCs. As a result, teleost RGCs are suggested to be involved in regulating neurogenesis. In addition, aromatase B expression in goldfish RGC is under the control of dopamine suggesting that neurons and neurotransmitters can regulate RGC function. Interestingly, goldfish RGC transcriptome data shows the expression of one group of metabotropic glutamate receptors (mGluRs), group III mGluRs, which suggests that glutamate may affect RGC function. In this thesis, I present my findings regarding potential glutamatergic regulation of RGCs. Firstly, I investigated the distribution of glutamatergic synaptic vesicles and RGCs in the female goldfish forebrain. Double-staining immunohistochemistry shows that vesicular glutamate transporter (vGLUT) 1/2-labelled glutamatergic synaptic vesicles are in close anatomical proximity to aromatase B-labelled RGCs, which suggests potential regulation of RGCs by glutamate. Glutamatergic regulation of cyp19a1b, cyclin D1 (ccnd1), cyclin A2 (ccna2), mGluR6b (grm6b), mGluR7 (grm7), and mGluR8b (grm8b) expression in cultured adult female goldfish RGCs was also examined. Results from pharmacological manipulations and qPCR data analysis show that selective activation of group III mGluRs decreased cyp19a1b, ccnd1, and ccna2 mRNA via inhibition of cAMP/PKA signalling. Furthermore, grm7 mRNA is positively regulated by cAMP-dependent signalling. The glutamate analog L-glutamic acid decreased cyp19a1b mRNA and increased ccnd1 and grm6b mRNA in a dose-dependent manner. This suggests that ccnd1 and grm6b expression may be regulated by glutamate receptors other than group III mGluRs, for example, α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptors, which are expressed in cultured goldfish RGCs. It was found that E2 upregulated cyp19a1b, ccnd1 and grm7 mRNA. However, selective activation of group III mGluRs decreases the stimulatory effect of E2 on ccnd1 expression. My findings show that glutamate finely regulates RGC neurogenic and steroidogenic genes, which may implicate glutamate in the regulation of RGC differentiation, RGC proliferation, and neurogenesis in surrounding cells.

Les mécanismes développementaux qui spécifient le nombre et le phénotype laminaire des neurones du cortex cérébral jouent un rôle essentiel dans l’établissement de la cytoarchitecture corticale. Le nombre de neurones dans chaque couche d'une aire donnée est déterminé par le taux de production neuronale, qui dépend étroitement de l'équilibre entre les divisions prolifératives et différenciatives. Des observations clés suggèrent que la durée de la phase G1 (TG1) ferait partie intégrante d'un mécanisme cellulaire régulant le mode de division des précurseurs du cortex. Nous avons testé cette hypothèse par l'accélération expérimentale de la progression dans la phase G1 de précurseurs corticaux de souris in vivo, via la surexpression des cyclines E1 et D1. A E15, la réduction de TG1 promeut la rentrée dans le cycle cellulaire aux dépens de la différenciation neuronale, résultant en une modification de la cytoarchitecture du cortex adulte. Des données de modélisation confirment que les effets induits par la réduction de TG1 sont médiés par des changements du mode de division. Les effets de la surexpression des cyclines E1 et D2 à E13 sont plus modérés qu'à E15, indiquant des différences intrinsèques entre les précurseurs corticaux précoces et tardifs. La mesure des phases du cycle cellulaire des populations de précurseurs corticaux à l’aide de différentes techniques révèle un niveau important d’hétérogénéité et souligne la nécessité de prendre en compte la diversité des précurseurs co‐existant dans les zones germinales du télencéphale. / In the cerebral cortex, area‐specific differences in neuron number and phenotype are distinguishing features both within and across species. The developmental mechanisms that specify the number of neurons and their laminar fate are instrumental in specifying cortical cytoarchitecture. Neuron number in layers and areas correlate with changes in the rate of neuron production, largely determined by the balance between proliferative and differentiative divisions in cortical precursors. Key observations suggest a concerted regulation between the duration of the G1 phase (TG1) and mode of division and have led to the hypothesis that TG1 could be an integral part of a cellular mechanism regulating the mode of division of cortical precursors. To test this hypothesis we experimentally accelerated TG1 in mouse cortical precursors in vivo, via the forced expression of cyclinE1 and cyclinD1. At E15, TG1 reduction promoted cell‐cycle re‐entry at the expense of differentiation and led to cytoarchitectural modifications. Modeling confirms that the TG1‐induced changes in neuron production and laminar fate are mediated via the changes in the mode of division. Forced expression of G1 cyclins was also applied to early cortical precursors. The effects of cyclinD1 and cyclinE1 up‐regulation at E13 were milder than those observed at E15, pointing to intrinsic differences between early and late cortical precursors. The used of various techniques to measure cell‐cycle kinetics in distinct precursor populations underlined the necessity of taking the full diversity of neural precursors co‐existing in the GZ of the telencephalon into account when performing cellcycle kinetics analysis.

Les cellules épendymaires sont des cellules multiciliées qui tapissent les parois de toutes les cavités du cerveau. Une fois différenciées, ces cellules ne se divisent plus au cours de la vie. Le battement de ces multiples cils motiles joue un rôle important pour maintenir un flux constant de liquide cérébrospinal à travers toutes les cavités cérébrales. Les cellules épendymaires assurent également des fonctions critiques d’échanges moléculaires avec le liquide cérébrospinal. Dans son ensemble, l’implication des cellules épendymaires et de leurs cils motiles s’avère d’une importance majeure dans le maintien des circuits neuraux ainsi que dans le fonctionnement plus global du cerveau. Récemment, une nouvelle caractéristique des cellules épendymaires a été identifiée ; elles font partie d’un microenvironnement appelé une « niche » centrée autour de cellules souches neurales dans le cerveau du rongeur adulte. Ces cellules souches neurales adultes sont capables de produire de nouveaux neurones qui migreront vers le bulbe olfactif des rongeurs adultes. Concernant leur origine, il a été montré que les cellules épendymaires multiciliées dérivent des cellules souches neurales durant les stades tardifs embryonnaires. Ces mêmes cellules souches peuvent d’ailleurs donner naissance à la plupart des différents types de cellules du cerveau. Cependant, les mécanismes par lesquels les cellules souches décident de leur destin cellulaire restent largement méconnus. Dans ce projet, nous étudions quel type de division donne naissance à des cellules épendymaires et nous nous intéressons également au lignage épendymaire. Nos données suggèrent que les cellules épendymaires ne migrent pas après leur dernière division et qu’elles restent à proximité de l’endroit où elles ont été produites. Chose particulièrement intéressante, nous montrons que les cellules épendymaires peuvent être générées par division symétrique ou asymétrique. Nos résultats révèlent aussi que les cellules souches neurales embryonnaires se divisent de manière asymétrique pour donner naissance à la fois à une celluleépendymaire et à une cellule souche neurale adulte. Ces données viennent s’ajouter à la connaissance actuelle que nous avons du développement du cerveau. De plus, elles pourraient contribuer à ouvrir de nouvelles perspectives et stratégies thérapeutiques pour soigner les maladies neurodégénératives à beaucoup plus long terme. / Ependymal cells are multiciliated cells lining the walls of all brain cavities. Once they are mature, they do not divide during life. Their motile ciliary beating endorses a crucial role in maintaining a proper flow of cerebrospinal fluid throughout all brain cavities. Ependymal cells also ensure critical molecular exchanges of the cerebrospinal fluid. On the whole, the involvement of ependymal cells and their multiple motile cilia in the maintenance of the neural circuits and more globally in the well-functioning of the entire brain have proven paramount. More recently, a new characteristic of ependymal cells has been brought to light. Namely, they are part of a microenvironment so called a “niche” surrounding adult neural stem cells in the adult rodent brain. Noteworthy, these adult neuralstem cells are capable of producing new neurons that will migrate to the olfactory bulb of rodents. In terms of their origin, it was shown that multiciliated ependymal cells derive from neural stem cells during late embryonic stages. Besides, the same stem cells can give rise to most cell types of the brain. However, little is known about how fate-decision is made in neural stem cells. In this project, we tackle more particularly how multiciliated ependymal cells arise from the neural stem cells. Most specifically, we address the type of celldivision and the ependymal cell lineage. We find that ependymal cells are not migrating subsequent to their last division, but rather stay where they were first produced. Most interestingly, they can be generated through both symmetric and asymmetric cell division. We also show that embryonic neural stem cells divide asymmetrically to give rise to both an ependymal cell and an adult stem cell. We are confident that these data bring major new insights in the current understanding of neural development. Additionally, these findingscould contribute in opening new therapeutic perspectives and strategies to cure neurodegenerative diseases in a much longer term.