Un certain nombre de régions du cerveau des vertébrés, y compris chez l’homme, continuent d’être le siège de l’ajout de nouveaux neurones à l’âge adulte. Ces nouveaux neurones sont produits à partir de cellules spécialisées, appelées cellules souches neurales (CSN). Celles-ci sont capables de s’auto-renouveler et sont principalement trouvées dans un état d’arrêt transitoire du cycle cellulaire que l’on appelle quiescence. A l’heure actuelle, les mécanismes cellulaires et moléculaires permettant aux CSN de trouver un équilibre entre maintien et différentiation, ainsi que les règles générales gouvernant l’évolution de leur population, ne sont que partiellement compris. A l’échelle moléculaire, plusieurs facteurs et voies de signalisation apparaissent déterminants pour l’homéostasie des CSN. Notamment, la voie de signalisation du récepteur Notch s’avère essentielle pour maintenir à la fois l’état de quiescence et le caractère souche des CSN. Il demeure néanmoins inconnu si la signalisation Notch affecte ces deux propriétés de manière indépendante ou non. A l’échelle cellulaire, la plupart des modèles actuels suggèrent que les CSN se divisent rarement et principalement de manière asymétrique. Cette dernière propriété permettrait aux CSN de se perpétuer tout en donnant naissance à des cellules filles déterminées à se différencier en neurones. Le pallium du poisson-zèbre abrite une population particulièrement importante de CSN, que l’on appelle glies radiaires (GR), et qui possèdent les mêmes caractéristiques fondamentales que leurs homologues chez les mammifères. Notre laboratoire avait précédemment démontré que le récepteur Notch3 était nécessaire au maintien de la quiescence des GR. Le travail présenté dans ce manuscrit se décompose en deux études complémentaires dont les objectifs respectifs étaient: (1) d’améliorer notre compréhension du rôle de la voie de signalisation Notch3 dans l’homéostasie des GR et (2) d’étudier les schémas de divisions adoptés par les GR afin de maintenir leur nombre sur une longue durée. Dans la première étude, nous démontrons que le rôle de la signalisation Notch3 s’étend au-delà du simple contrôle de la quiescence des GR en contribuant également au maintien de leur caractère souche par l’intermédiaire de son gène cible hey1. Un point important de cette découverte est que l’action du facteur Hey1 sur le caractère souche des GR apparaît indépendante du rôle de Notch3 dans le maintien de leur quiescence. Dans la seconde étude, nous avons réalisé une analyse clonale du devenir des GR exprimant le gène her4.1. Ceci nous a permis de mettre en évidence que leurs choix entre différentiation, amplification et auto-renouvellement apparaissent stochastiques, mais équilibrés, ce qui leur permet de maintenir leur population dans le temps. De façon très intéressante, nous avons aussi observé que le nombre total de GR du pallium augmente au cours de la vie, ce qui, au regard du comportement homéostatique de la population de GR exprimant her4.1, nous amène à proposer que la zone neurogénique du pallium est organisée selon une hiérarchie dans laquelle une population inconnue de progéniteurs produit continuellement de nouvelles GR, qui ensuite se maintiennent grâce à un équilibre probabiliste entre leurs différents lignages. / New neurons continue to be added into discrete brain regions of most adult vertebrate species, including humans. Adult born neurons arise from precursor cells, called neural stem cells (NSCs), endowed with self-renewal potential and mostly found in a state of reversible cell cycle arrest, named quiescence. Currently, the molecular, cellular and population rules allowing NSC to balance maintenance and differentiation remain incompletely understood. At the single cell level, several factors and signalling pathways were demonstrated to be essential for NSC homeostasis. Among them, the Notch signalling pathway is critically involved in the control of NSC quiescence and stemness. However, whether these two properties represent molecularly distinct or overlapping outputs of the Notch signalling pathway remains unknown. At the cellular level, current models state that NSCs divide rarely and mostly asymmetrically, allowing both self-renewal and the generation of a more committed progeny that ultimately exits the cell cycle and fulfils neuronal differentiation. The adult zebrafish pallium harbours NSCs, called radial glia (RG), which share with their mammalian counterparts the same basic properties. Previously, our laboratory demonstrated that Notch3 was necessary to maintain RG quiescence. Here, in two different and complementary works, we took advantage of the widespread neurogenic ventricular zone (VZ) of the adult zebrafish pallium to (1) explore further the role of Notch3 signalling in RG homeostasis and (2) investigate the division pattern and dynamics allowing the RG population to be maintained on the long run. In the first study, we demonstrate that the role of Notch3 signalling extends beyond the simple maintenance of RG quiescence and that Notch3 also contributes to RG stemness. By overlapping the transcriptomic profiles of both notch3 mutant RG and adult pallial VZ progenitors, we identified different sets of Notch3 target genes potentially responsible for its pleitropic effect in RG. Notably, we show that the Notch3 signalling contribution to RG stemness critically relies on the transcriptional activation of its canonical target gene hey1 and this, independently of Notch3 action on RG quiescence. In the second study, we performed a quantitative analysis of the fates of individual her4.1(Hes5)-expressing RG. We demonstrate that these cells adopt balanced stochastic fates, which allows their population to reach homeostasis. We also report that the overall RG population of the zebrafish pallium continues to grow during adulthood and that this expansion is very likely driven by a yet undefined upstream population of progenitors. As a consequence, we propose that the adult zebrafish is organised into a hierarchy of progenitors dominated by an unknown population that fuels the ongoing production of an intrinsically homeostatic population of RG which, itself, follows neutral drift dynamics.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017SACLS541 |
| Date | 20 December 2017 |
| Creators | Than-Trong, Emmanuel |
| Contributors | Université Paris-Saclay (ComUE), Bally-Cuif, Laure, Alunni, Alessandro |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, StillImage |
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