Thèse – Thomas Kerloch

Etude du développement des neurones granulaires du gyrus denté: morphogénèse et régulation par Rnd2

Le 26 novembre 2018, à 14h.
Neurocentre Magendie Seminar room .

Directeur de thèse: Emilie Pacary du Neurocentre Magendie, équipe Nora Abrous teamleader: « Neurogénèse et physiopathologie »

 In most areas of the brain, neurons are born during embryogenesis. In contrast, the majority of granule neurons in the dentate gyrus (DG) of the hippocampus are born postnatally and their generation continues throughout adulthood. This finding that new neurons are generated in the adult mammalian brain has opened novel avenues for brain repair and has initiated, in the last 20 years, tremendous efforts to characterize how new neurons differentiate and integrate into adult neural circuitries.
However, further studies are needed to better understand the mechanisms and signaling cascades involved in this process. In this context, we focused on Rnd2, a Rho GTPase particularly enriched in the adult neurogenic DG and described as a key player in the regulation of embryonic cortical neurogenesis.

We found, in vivo, that the deletion of Rnd2 specifically in adult-born hippocampal neurons decreases the survival of these cells, and in the surviving ones, leads to soma hypertrophy, increases dendritic arborization and induces mispositionning. Importantly, this deletion also increases anxiety-like behavior in mice, thus identifying Rnd2 as a critical regulator of adult newborn neuron development and function. In addition, our data show that Rnd2 does not play the same functions in granule neurons born at P0, highlighting a differential regulation of developmental and adult neurogenesis in the DG. In the same vein, we also demonstrate that perinatally-born granule neurons, especially the embryonic ones, are morphologically distinct compared with later-born neurons. Altogether, this PhD work provides new insights into the development of the different populations of granule neurons in the DG, further emphasizing the peculiarity of this brain structure.

Résumé
Dans la plupart des régions cérébrales, les neurones sont générés pendant l’embryogénèse. A l’inverse, dans le gyrus denté (GD) de l’hippocampe, la majorité des neurones granulaires (NGs) est générée en période postnatale et cette production neuronale se poursuit tout au long de la vie adulte. Cette découverte selon laquelle de nouveaux neurones sont générés dans le cerveau des mammifères adultes a ouvert de nouvelles perspectives pour réparer le cerveau et a conduit de nombreuses recherches, au cours des 20 dernières années, à caractériser comment les nouveaux neurones se différencient et s’intègrent aux circuits neuronaux adultes. Cependant, d’autres études sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes et les cascades de signalisation impliqués dans ce processus.

Dans ce contexte, nous nous sommes concentrés sur Rnd2, une Rho GTPase particulièrement enrichie dans le GD adulte et décrite comme une actrice clé dans la régulation de la neurogénèse corticale embryonnaire. Nous avons montré, in vivo, que la suppression de Rnd2 spécifiquement dans les néo-neurones hippocampiques diminue la survie de ces cellules, et dans les cellules survivantes, conduit à une hypertrophie du soma, augmente l’arborisation dendritique et induit un mauvais positionnement.
De façon intéressante cette suppression augmente également le comportement de type anxieux des souris, identifiant ainsi Rnd2 comme un régulateur critique de la neurogénèse adulte hippocampique. De plus, nos données montrent que Rnd2 ne joue pas les mêmes fonctions dans les NGs nés à P0, mettant en évidence une régulation différentielle de la neurogénèse développementale et adulte dans la GD.

Dans le même ordre d’idées, nous démontrons également que les NGs nés en période périnatale, en particulier les neurones embryonnaires, sont morphologiquement distincts par rapport aux NGs nés plus tard. L’ensemble de ces travaux de thèse apporte donc de nouvelles connaissances sur le développement des différentes populations de NGs dans la GD, soulignant davantage la particularité de cette structure cérébrale.

Publications

Roberta Azzarelli, Thomas Kerloch, Emilie Pacary. Regulation of cerebral 
cortex development by Rho GTPases: insights from in vivo studies. Front 
Cell Neurosci. (2015) 7;8:445 doi: 10.3389/fncel.2014.00445 (revue).

Thomas Kerloch, Solène Clavreul, Adeline Goron, Djoher Nora Abrous, 
Emilie Pacary. Dentate granule neurons generated during perinatal life 
display distinct morphological features compared with later-born neurons 
in the mouse hippocampus. Cereb. Cortex. (2018) doi: 
10.1093/cercor/bhy224.

Thomas Kerloch, Fanny Farrugia, Marlène Maître, Muriel Koehl, Mylène 
Blanchard, Hélène Doat, Thierry Leste-Lasserre, Julian Ik-Tsen Heng, 
Adeline Goron, Delphine Gonzales, Djoher Nora Abrous, Emilie Pacary. 
Rnd2 is essential for granule neuron development in the adult 
hippocampus and serves a critical role in anxiety-like behavior. En 
préparation.

JURY