Régulation de la migration neuronale via la voie AMPc/PKA/NDEl dépendante de la mécanosensibilité du cil primaire

La migration neuronale est essentielle à la formation de circuits neuronaux fonctionnels. Des défauts de migration peuvent être à l'origine de malformations cérébrales sévères, associées à des troubles psychiatriques. Le cil primaire (CP), un petit organite présent à la surface de la plupart des cellules eucaryotes, joue un rôle majeur dans le développement du système nerveux. Il participe notamment à la régulation du rythme de la migration neuronale via la voie de signalisation AMPc/PKA au centrosome. L'objectif principal de ma thèse était de tester i) l'implication dans cette voie de NDE1, une protéine cible de la PKA, présente au sein d'un complexe multiprotéique localisé au centrosome, et ii) d'étudier l'effet de l'inhibition de cette voie sur les microtubules. En parallèle, un autre doctorant de l'équipe a étudié l'implication de GPR161, un mécanorécepteur ciliaire, dans l'activation de cette voie. Nous avons rapidement joint nos efforts pour caractériser l'ensemble de cette voie. Notre travail a été réalisé sur le modèle de migration tangentielle postnatale des neurones, depuis la zone sous-ventriculaire vers le bulbe olfactif, le long du courant de migration rostral (CMR) chez la souris. Ces neurones adoptent un mode de migration saltatoire cyclique avec une alternance de pauses et de nucléokinèse (NK), ainsi qu'un mouvement stéréotypé du centrosome. Nos résultats montrent que GPR161 est exprimé et localisé dans le CP des neurones migrants, et que le pourcentage de neurones effectuant au minimum une NK dans un système de microfluidique est augmenté en présence d'un flux de milieu de culture. L'inhibition de l'expression de GPR161 par des vecteurs lentiviraux exprimant un miRGPR161 dans ce système microfluidique abolit cette augmentation. De plus, des analyses ont été réalisées sur des tranches issues d'animaux co-électroporés avec un biosenseur FRET spécifique de l'AMPc et soit un plasmide miRGPR161 (inhibant l'expression de GPR161), soit un plasmide contrôle. Ces analyses ont révélé que l'augmentation d'AMPc au centrosome, observée dans la majorité des neurones en migration des tranches contrôles, n'est plus observée chez les neurones exprimant miRGPR161. L'ensemble de ces résultats indique, d'une part, qu'une stimulation mécanique de GPR161 stimule la NK et, d'autre part, que la production d'AMPc par le CP dépend de ce récepteur. Des expériences d'électroporation in vivo du plasmide miRGPR161 montrent que l'inhibition de GPR161 induit les mêmes défauts migratoires sur tranches que les manipulations de la voie AMPc ciliaire réalisées précédemment dans l'équipe, c'est-à-dire une diminution de la vitesse de migration, une augmentation du temps de pause et une réduction de la fréquence de NK. Ces mêmes défauts sont observés dans des neurones exprimant une forme mutée de NDE1 ne pouvant plus être phosphorylée. En revanche, ces défauts ne sont plus observés lorsque le plasmide miRGPR161 est co-électroporé avec une forme phosphomimétique de NDE1 (mimant la forme phosphorylée de NDE1 par la PKA). Remarquablement, la distribution subcellulaire de NDE1 au centrosome est diminuée par le knock-down de GPR161, comparativement au contrôle. Enfin, les conditions de perturbation de l'expression de GPR161 et de NDE1, associées aux défauts de migration, entraînent également des défauts dans la structure de la cage de microtubules qui entoure le noyau des neurones en migration. Nous avons observé une désorganisation du réseau de microtubules à l'arrière du noyau, un positionnement aberrant de certains microtubules et une incurvation inhabituelle de certains microtubules par rapport à l'axe du noyau. L'ensemble de nos données révèle les acteurs d'une nouvelle voie mécanosensible de régulation de la migration neuronale, allant d'un mécanorécepteur ciliaire, le GPR161, jusqu'au réseau de microtubules, en passant par la régulation de la distribution de NDE1 au centrosome.