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L'étiquetage combinatoire des cellules du système nerveux

Le développement cérébral des mammifères implique l'interaction coordonnée de cellules d'origines différentes. Un projet financé par l'UE a étudié le développement du cortex cérébral à l'aide d'une stratégie de marquage multiclonal multicolore.

Santé

Le cortex cérébral, ou la couche extérieure du tissu neuronale du cerveau d'un mammifère, assure de nombreuses fonctions, dont la mémoire, l'attention et le langage. Les mini-colonnes corticales sont les unités fonctionnelles de base du cortex, chacune étant composée d'une centaine de neurones environ. Les mini-colonnes se développent à partir des cellules progénitrices au sein de l'embryon. Jusqu'à présent, il a été difficile de marquer distinctement et simultanément de multiples progéniteurs neuronaux et de suivre leurs descendants sur de longues périodes de temps. Financé par l'UE, le projet BRAINBOWAKT (Novel genetic engineering approaches for lineage analysis and exploration of Akt function in cortical development) a utilisé une méthode révolutionnaire pour suivre les neurones individuels. Dans le processus Brainbow, la distinction des neurones individuels dans le cerveau peut se faire à partir de neurones environnants à l'aide de protéines fluorescentes. Les scientifiques ont mis au point des techniques de génie génétique innovantes pour marquer sans ambiguïté les nombreux progéniteurs environnants et leurs descendants in vivo. Les constructions de Brainbow exprimant une vaste palette des marqueurs trichromiques (protéines rouges, jaunes et bleues fluorescentes) ont été adressées à des compartiments subcellulaires spécifiques. Ces transgènes ont été introduits dans le cerveau antérieur de la souris embryonnaire par électroporation. Il a été possible de marquer les cellules progénitrices sur de nombreux tours de division cellulaire, et de suivre leurs descendants à des étapes adultes. La génération de souris transgéniques avec les nouvelles structures Brainbow a permis de marquer les progéniteurs neuraux à des étapes et sur des sites où l'électroporation ne peut se faire. La technique Brainbow a été développée plus avant afin de moduler la fonction des protéines candidates in vivo. Le résultat final était une mosaïque génétique dans laquelle le statut de l'expression génique dans les cellules était codé par couleur. Cette approche permet de suivre des cellules voisines avec différents niveaux d'expression génique au sein du même échantillon. La stratégie établie a finalement permis d'explorer l'architecture cellulaire dans le processus de la formation de mini-colonne. Les activités de BRAINBOWAKT ont conduit au développement d'un modèle animal utile et de stratégies qui peuvent être appliquées pour étudier des tissus intacts dans de nombreux contextes biologiques.

Mots‑clés

Étiquetage combinatoire, cortex cérébral, progéniteurs neuraux, BRAINBOWAKT, analyse de lignée

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