Proefschr. Rijksuniversiteit Groningen. / Auteursnaam op omslag: Bert Klunder. Met bibliogr., lit.opg.-Met samenvatting in het Nederlands.

Ce projet vise à fournir une nouvelle compréhension moléculaire du programme de transcription impliqué dans la différenciation des cellules souches neurales en oligodendrocytes myélinisant. La logique de ce travail repose sur des études antérieures ayant montré le rôle des facteurs de transcription bHLH Olig2 et Ascl1, opérant en synergie dans la spécification des OPCs, les cellules progénitrices d‘oligodendrocytes . L‘objectif central de ce travail était de comprendre au niveau génomique et transcriptomique les mécanismes par lesquels Ascl1 et Olig2 agissent pour spécifier les OPCs. Nous avons suivi une stratégie utilisant l'analyse du transcriptome et des profils de fixation des facteurs de transcription par immuno- précipitation de la chromatine. Nous avons pu identifier les cibles directes de Ascl1 et Olig2 dans les OPC et lors de la différenciation des oligodendrocytes. Nous avons également identifié de nouveaux marqueurs spécifiques des différents stades des lignées oligodendrocyte et nous sommes concentrés sur Chd7 et Tns3, deux gènes régulé par Ascl1 etOlig2 et enrichis dans la lignée oligodendrogliale à deux stades intéressants, la phase de spécification précoce et la transition entre la migration et la différenciation des oligodendrocytes, respectivement. De plus, nous avons porté notre attention sur le rôle spécifique des oligodendrocyte dans la synthèse de la créatine et son rôle possible de support métabolique dans la synthèse de myéline et de support axonal. Nous avons également initié une approche de repositionnement toxicogénomique pour identifier de nouvelles molécules à tester dans le cadre de maladie demyélinisantesLa plupart des traitements disponibles pour traiter les maladies démyélinisantes sont basées sur une approche immune modulatrice et anti-inflammatoire. A ce jour, aucun n'est en mesure de promouvoir directement la réparation de la myéline de manière efficace. Nous espérons que les gènes dont l'expression est régulée dans les lésions de démyélinisation identifiés lors de cette étude permettront de mieux comprendre le mécanisme de remyelinisation et le développement de nouvelles stratégies dans les maladies démyélinisantes telles que la sclérose en plaques ou dans les leucodystrophies. / Our project aims to provide a new molecular understanding of the transcription program involved in neural stem cells differentiation into oligodendrocytes. The rational of this work relies on previous studies demonstrating that the bHLH transcription factors Olig2 and Ascl1 work in synergy to specify OPCs, the oligodendrocyte progenitor cells. One central goal of this work was to understand at a genomic and transcriptomic level, how Ascl1 and Olig2 work together to specify OPCs. We followed a strategy using genome-wide transcriptome analysis and chromatin immuno-precipitation to characterize Ascl1 and Olig2 directly regulated genes in OPCs and during oligodendrocyte differentiation.We identified new specific markers of different stage of the neural lineages and new important genes correlated to OPCs differentiation. We focused on Chd7 and Tns3, two genes which expressions are driven by Ascl1 and Olig2 and enriched in the oligodendroglial lineage at two interesting stage, the early specification stage and the transition between migrating and differentiating oligodendrocytes, respectively. Moreover, we identified the myelinating oligodendrocyte as the cell in charge of the creatine synthesis in the brain and potentially driving axonal metabolic support. We also used an approach a toxicogenomic and drug repositioning approach to identify new molecules known to modify OPCs and myelin genes but untested in the context of demyelinating diseases. As currently, most of the available treatments for demyelinating diseases are based on immuno-modulatory and anti-inflammatory drugs but none are able to directly promote myelin repair, we expect that these identified genes involved in oligodendrogenesis and whose expression are regulated in demyelinated lesions will allow the development of new therapeutic strategies promoting an efficient remyelination in demyelinating diseases such as Multiple sclerosis or leukodystrophies.

La phénylcétonurie (PCU est une maladie métabolique génétique causée par une déficience d'activité phénylalanine hydroxylase (PAH). Une hypomyélinisation du cerveau a été documentée chez les patients non traités, mais sa pathophysiologie reste floue. Nous avons investigué l'influence de la phénylalanine (Phe), phénylpyruvate (PP) et phénylacétate (PA) sur les oligodendrocytes. Nous avons premièrement montré dans un modèle murin de PCU que le nombre d'oligodendrocytes n'était pas différent dans le corps calleux entre animaux PCU et sains. Ensuite, en utilisant la technique des co-cultures myélinisantes nous avons pu déterminer que Phe, PP et PA n'ont pas d'effet direct sur la synthèse des gaines de myéline. Ces données indiquent que ces trois composés n'exercent probablement pas de rôle direct dans l'hypomyélinisation du système nerveux central constatée dans le cadre de la PCU. Ces données suggèrent donc des mécanismes d'action indirects. De plus, nous avons investigué la faisabilité d'un modèle de thérapie génique pour la PCU. Celui-ci implique la transduction ex vivo d'hépatocytes ou cellules souches mésenchymateuses par un vecteur lentiviral puis leur implantation dans le foie de l'organisme receveur. Phenylketonuria (PKU) is a metabolic genetic disease characterized by deficient phenylalanine hydroxylase (PAH) enzymatic activity. Brain hypomyelination has been reported in untreated patients, but its mechanism remains unclear. We therefore investigated the influence of phenylalanine (Phe), phenylpyruvate (PP), and phenylacetate (PA) on oligodendrocytes. We fisrt showed in a mouse model of PKU that the number of oligodendrocytes is not different in corpus callosum sections from adult mutants or from control brains. Then, using enriched oligodendroglial cultures, we detected no cytotoxic effect of high concentrations of Phe, PP, or PA. Finally, we analyzed the impact of Phe, PP, and PA on the myelination process in myelinating cocultures using both an in vitro index of myelination, based on activation of the myelin basic protein (MBP) promoter, and the direct quantification of myelin sheaths by both optical measurement and a bioinformatics method. None of these parameters was affected by the increased levels of Phe or its derivatives. Taken together, our data demonstrate that high levels of Phe, such as in PKU, are unlikely to directly induce brain hypomyelination, suggesting involvement of alternative mechanisms in this myelination defect. Moreover, we investigated the feasibility of a gene therapy for phenylketonuria. This project involved the ex vivo transduction of hepatocytes and mesenchymal stem cells with lentivirus vector and the engraftment of these cells in the liver's recipient.